[发明专利]一种高温钛合金及其制备方法

说明书

本申请公开了一种高温钛合金材料及其制备方法，属于钛合金领域。该高温钛合金由下述方法制备：将原料制成铸锭后，经锻造和热处理步骤，即制得所述高温钛合金；所述高温钛合金在650℃时:屈服强度≥650MPa，抗拉强度≥580MPa，延伸率≥12％。本申请的高温钛合金的室温和高温的强度、塑性等力学性能优异。

技术领域

本申请涉及一种高温钛合金及其制备方法，具体涉及一种耐650℃以上的高温钛合金及其制备方法，属于钛合金领域。

背景技术

高温钛合金具有密度低、比强度高、耐高温、抗蠕变性能以及抗疲劳性能优异等特点，被广泛应用于先进航空航天发动机和火箭推进系统的耐高温结构材料。目前高温钛合金的最高使用温度为600℃，随着新型航空航天飞行器飞行速度的增加，气体热效应造成的飞行器壳体及其发动机部件使用温度瞬时可达650～750℃，甚至更高，为了适应航空航天快速发展的要求，迫切需要开展新型耐650℃以上高温钛合金的研制。

中国专利CN 106555076 A公开了一种耐650℃高温钛合金材料及其制备方法。该制备方法为配料、熔炼、铸造和等温锻造，最终得到新型高温钛合金材料，制备的高温钛合金在650℃条件下的抗拉强度可达672.6MPa，屈服强度为538.9MPa，延伸率为22.9％，然而在一些应用中需要高温钛合金具有较高的强度才能满足应用需求，需要提高该高温钛合金的强度。

对于钛合金的高温抗蠕变性能，从蠕变机理考虑，降低合金的高温扩散系数、增加蠕变过程中位错移动的阻力，能有效改善合金蠕变性能。对于合金热稳定性能、蠕变性能和疲劳性能的匹配问题，关键是控制初生相的含量和次生相的尺寸问题，存在的主要困难是近钛合金双向区太窄，很难控制热处理工艺。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种高温钛合金，该高温钛合金的室温和高温的强度与塑性都达到了良好的匹配，具有广阔的应用前景。

所述高温钛合金由下述方法制备得到：将原料制成铸锭后，经锻造和热处理的步骤，即制得所述高温钛合金；

所述铸锭由下述重量百分含量的成分组成：Al 6％-7％，Sn 2％-3％，Zr 8％-10％，Mo 0.3％-0.7％，W 0.5％-1.5％，Nb 0.5％-1.5％，Si 0.2％-0.3％，Er 0.05％-0.2％，余量为Ti和不可避免的杂质；

所述高温钛合金在650℃时：抗拉强度≥650MPa，屈服强度≥580MPa，延伸率≥12％。所述各元素含量均不为0。

进一步地，所述铸锭由下述重量百分含量的成分组成：Al 6.5％，Sn 2.5％，Zr9％，Mo 0.5％，W 1％，Nb1％，Si 0.25％，Er 0.1％，余量为Ti和不可避免的杂质。

可选地，所述高温钛合金在650℃时：抗拉强度的下限选自650MPa、660MPa、670MPa或680MPa，上限选自700MPa、750MPa、900MPa或1100MPa；屈服强度的下限选自580MPa、590MPa或600MPa，上限选自630MPa、650MPa、700MPa、750MPa、800MPa、900MPa、1000MPa或1100MPa；延伸率的下限选自12％、14％、16％或18％，上限选自14％、16％、18％、20％、25％或30％。

可选地，所述高温钛合金在室温时：抗拉强度≥1100MPa，屈服强度≥990MPa，延伸率≥8％。进一步可选地，所述高温钛合金在的室温抗拉强度1100-1200MPa，屈服强度990-1100MPa，延伸率8％-12.5％。