[发明专利]变形钛合金的高强度紧固件坯料及其制造方法

权利要求书

1.一种由变形钛合金制成的高强度紧固件坯料，以重量百分比计，所述变形钛合金由以下组成：5.5至6.5的Al、3.0至4.5的V、1.0至2.0的Mo、0.3至1.5的Fe、0.3至1.5的Cr、0.05至0.5的Zr、0.2至0.3的O、最大0.05的N、最大0.08的C、最大0.25的Si以及余量的钛和不可避免的杂质，其特征在于铝结构当量值[Al]eq在7.5至9.5的范围内并且钼结构当量值[Mo]eq在6.0至8.5的范围内，其中所述当量值由以下等式定义：

[Al]eq＝[Al]+[O]×10+[Zr]/6；

[Mo]eq＝[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×1.25+[Fe]×2.5。

2.一种紧固件坯料，以直径为8mm至31.75mm(0.315英寸至1.25英寸)的圆轧棒的形式制备。

3.一种紧固件坯料，以直径超过31.75mm至101.6mm(1.25英寸至4.0英寸)的圆轧棒的形式制备。

4.根据权利要求1所述的紧固件坯料，通过拉制以直径至多为10mm(0.394英寸)的圆线材的形式制备。

5.根据权利要求1、2所述的紧固件坯料，在退火条件下具有最小为165ksi(1138MPa)的极限拉伸强度。

6.根据权利要求1、2所述的紧固件坯料，在退火条件下具有最小为100ksi(689MPa)的双剪切强度。

7.根据权利要求1、3所述的紧固件坯料，在退火条件下具有最小为160ksi(1103MPa)的极限拉伸强度。

8.根据权利要求1、3所述的紧固件坯料，在退火条件下具有最小为95ksi(655MPa)的双剪切强度。

9.根据权利要求1、4所述的紧固件坯料，在退火条件下具有最小为168ksi(1158MPa)的极限拉伸强度。

10.根据权利要求1、4所述的紧固件坯料，在退火条件下具有最小为103ksi(710MPa)的双剪切强度。

11.一种用于权利要求1、2、3、5、6、7、8所述的紧固件坯料的制造方法，所述方法包括熔融钛合金铸锭，以重量百分比计，所述钛合金铸锭由以下组成：5.5至6.5的Al、3.0至4.5的V、1.0至2.0的Mo、0.3至1.5的Fe、0.3至1.5的Cr、0.05至0.5的Zr、0.2至0.3的O、最大0.05的N、最大0.08的C、最大0.25的Si以及余量的钛和不可避免的杂质，其特征在于铝结构当量值[Al]eq在7.5至9.0的范围内且钼结构当量值[Mo]eq在6.0至8.5的范围内，其中所述当量值由以下等式定义：

[Al]eq＝[Al]+[O]×10+[Zr]/6；

[Mo]eq＝[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×1.25+[Fe]×2.5，

在β和/或α-β相场温度下将所述铸锭转化为锻造的坯锭，对所述锻造的坯锭进行机加工，在β和/或α-β相场的加热温度下热轧以生产轧制坯料，随后在550℃至705℃(1022°F至1300°F)的温度下将所述轧制坯料退火至少0.5小时。

12.一种用于权利要求1、4、9、10所述的紧固件坯料的制造方法，所述方法包括熔融钛合金铸锭，以重量百分比计，所述钛合金铸锭由以下组成：5.5至6.5的Al、3.0至4.5的V、1.0至2.0的Mo、0.3至1.5的Fe、0.3至1.5的Cr、0.05至0.5的Zr、0.2至0.3的O、最大0.05的N、最大0.08的C、最大0.25的Si以及余量的钛和不可避免的杂质，其特征在于铝结构当量值[Al]eq在7.5至9.0的范围内且钼结构当量值[Mo]eq在6.0至8.5的范围内，其中所述当量值由以下等式定义：

[Al]eq＝[Al]+[O]×10+[Zr]/6；

[Mo]eq＝[Mo]+[V]/1.5+[Cr]×1.25+[Fe]×2.5，

在β和/或α-β相场温度下将所述铸锭转化为锻造的坯锭，对所述锻造的坯锭进行机加工，在β和/或α-β相场的加热温度下进行热轧以生产直径为6.5mm至12mm(0.256英寸至0.472英寸)的轧制坯料，随后在550℃至705℃(1022°F至1300°F)的温度下将所述轧制坯料退火至少0.5小时，随后拉制以生产直径至多为10mm(0.394英寸)的线材，以及随后在550℃至705℃(1022°F至1300°F)的温度下退火至少0.5小时。