[发明专利]一种含钨的高强钛合金

说明书

技术领域

本发明属于钛合金材料技术领域，涉及一种多元强化的近β钛合金，具体涉及一种含钨的高强钛合金。

背景技术

β钛合金由于其优越的比强度等综合性能在航空工业中获得了越来越多的应用。上个世纪60年代，美国开发的高强β钛合金Ti-13V-11Cr-3Al成功用于SR-71侦察机。此后，美国开发的Ti-38644、Ti-1023、Ti-15-3、Ti-17以及前苏联开发的BT22为代表的高强β钛合金也获得了成熟应用。作为航空锻件应用时，这些合金一般用于1000MPa～1200MPa的强度水平，断裂韧性大多在45 MPa·m^1/2～60MPa·m^1/2之间。进一步提高强度将会使这些合金的塑性、韧性等性能明显恶化。最近几年，国外对具有更高强度水平的新型高强钛合金的研究非常重视。其代表性的合金是在BT22合金基础上改进设计的Ti-5553及Ti-55531合金。同Ti-1023及BT22合金相比，新合金硬化效应更高，且空气冷却即可获得高的淬透深度，适于制备高强大规格构件，其可用强度水平可达到1300MPa，但合金的韧性水平并没有明显提升。从现有的锻件用高强β钛合金看，这些合金通常在特定的组织状态下具有较优的性能。例如，当获得的是细小等轴状的α+转变β混合的双态组织时，拉伸塑性较好但韧性较差；而以β晶为基体在两相区析出α获得的针状或片状组织韧性较好但拉伸塑性较低。应用上则希望钛合金具备较好的强度、塑性及韧性的匹配，同时具有很宽的组织及性能可调性以满足不同领域不同服役状态的需求，然而现有的钛合金难以满足这种需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种含钨的高强钛合金，该合金通过在Ti-Al-Mo-Cr合金体系中添加适量的元素W，其经退火后的抗拉强度为860MPa～1500MPa，且获得了强度、塑性、韧性的良好匹配，可调范围宽。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种含钨的高强钛合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al 4％～5.5％，Cr 3％～5％，Mo 2％～4％，W 2％～4.5％，Fe 0.2％～0.8％，余量为Ti和不可避免的杂质，所述高强是指该钛合金经退火后的室温抗拉强度为860MPa～1500MPa，所述室温是指温度为10℃～35℃。

上述的一种含钨的高强钛合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al 5％，Cr 5％，Mo 2％，W 3％，Fe 0.8％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种含钨的高强钛合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al 5.5％，Cr 4％，Mo 3％，W3.5％，Fe 0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种含钨的高强钛合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al 4％，Cr 4.5％，Mo 3.5％，W4.5％，Fe 0.2％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种含钨的高强钛合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al 4.5％，Cr 3％，Mo 4％，W 4％，Fe 0.6％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种含钨的高强钛合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al 5.5％，Cr 4％，Mo 4％，W 2％，Fe 0.6％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种含钨的高强钛合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Al 5％，Cr 3.5％，Mo 4％，W 3％，Fe 0.8％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种含钨的高强钛合金，其特征在于，所述杂质包括O，所述杂质包括O，所述含钨的高强钛合金中O的质量百分含量≤0.15％。

本发明含钨的高强钛合金的制备方法是钛合金的制备常规方法：根据需要选择合适的中间合金与海绵钛按设计成分混合压制电极，经真空自耗电弧重熔法得到合金铸锭，合金铸锭在液压锻造机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造，可根据需要进行棒材锻造、板材轧制、管材挤压、棒丝材轧制等热加工工艺，成品经退火或固溶时效后使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明钛合金通过在Ti-Al-Mo-Cr合金体系中添加元素W，其经退火后的抗拉强度为860MPa～1500MPa，且获得了强度、塑性、韧性的良好匹配，可调范围宽。