[发明专利]一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金，特别是涉及一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金。

背景技术

钛及钛合金是上个世纪50年代发展起来的一种重要的金属结构材料，其密度为 4.5g/cm³左右，仅为钢的58%。钛合金的比强度高，抗腐蚀性能好，具有优良的综合性能，是 一种重要的新型结构材料。第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金， 此后，世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发。钛及钛合金 目前主要用于航天航空和军事工业，其它工业领域使用量非常低。限制钛合金广泛推广的 一个重要原因就是其高昂的生产成本，在其成本结构中，原材料约占总成本的40%。因此，使 用廉价的合金元素（如Fe、Cr、Mn等）代替较为昂贵的合金元素（如V、Nb、Mo等）强化钛合金的 性能具有重要的发展前景。

目前常用的钛合金α稳定元素是Al，且Al元素与钛合金的相互作用机理及其对钛 合金组织性能的影响的研究已经比较成熟。钛合金用β稳定元素主要有：Mo、V、Cr、Mn、Fe、 Cu、Ni等，Mo、V合金元素在现有钛合金中的应用非常广泛，合金牌号：TA(10、11、14、15、17、 18、19)、TC（3、4、6、9、10、11、12、16、17、18、19）、TB（2、3、4、5、6、7、8、9、10）等的钛合金中都 含有不同程度的Mo、V等合金元素。然而，V，Mo等合金元素价格昂贵，提高了钛合金的制造成 本，不利于钛合金的应用推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金。

本发明的一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金，其特征在于，该合金各组分元素的 质量百比为：铝：4.5-6%；铁：4-6%；锰：4-6%；氧：0.0-0.05%；碳：0.0-0.01%；氮：0.0-0.01%； 氢：0.0-0.001%，余量为钛。

上述含Fe和Mn元素的低成本钛合金的制备方法，包括以下步骤：

按照上述各成分范围配进行配料，配料后将各原料放在箱式电阻炉中150℃下保温12 h进行烘干，然后将烘干后的原料再置于分瓣式水冷铜坩埚中进行熔炼，控制熔池温度保持 在1650-1750℃，熔炼时间为3-5min，熔炼4次，炼制成铸锭，所得铸锭加热到800℃，在横列 式轧机上轧制成板材，其厚度为6-8mm；对轧制得到的板材进行真空退火热处理，退火温度 为600℃，保温时间为2h，冷却方式为空冷，真空退火热处理后，得到本发明的一种含Fe和Mn 合金元素的低成本钛合金板材。

本发明的与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明的一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金采用Mn和Fe等元素具有很好的固溶强化 作用，通过金相显微镜观察到合金具有α+β双相组织；通过廉价的元素（如Fe，Cr，Mn等）代替 昂贵元素（如V，Mo，Nb等），不仅降低了钛合金制造成本。而且还具有良好的抗蠕变性、焊接 和加工韧性。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将市售的海绵钛、纯铝、纯铁、纯锰按表1的成分比进行配料，配制成原料，再将原料放 在箱式电阻炉中150℃下保温12h进行烘干，然后将烘干后的原料再置于分瓣式水冷铜坩 埚中进行熔炼，控制熔池温度保持在1650-1750℃，熔炼时间为3-5min，熔炼4次炼制成铸 锭，所得铸锭加热到800℃，在横列式轧机上轧制成板材，其厚度为6-8mm，对轧制得到的板 材进行真空退火热处理，退火温度为600℃，保温时间为2h，冷却方式为空冷，真空退火热处 理后，得到本发明的一种含Fe和Mn元素的低成本钛合金板材。

将上述低成本钛合金板材制成标准样（参照GB/T228.1-2010）进行室温力学性能 测试，其力学性能见表2。

由表1和表2中数据可以看出，本发明的低成本钛合金棒材具有更好的综合力学性 能。而且制造成本较低，具有优良性价比。

实施例2