[发明专利]一种耐热钛合金

说明书

本发明提供一种耐热钛合金，包括以下以重量百分数计的组分：Al 3.1～6.8％、Zr 1.5～6.4％、Sn 1.1～5.4％、Mo 0.4～2.6％、V 0.4～2.1％、Ce 0.2～1.1％、Y 0.1～0.9％，余量为Ti。本发明中所述耐热钛合金通过添加了稀土元素，使其在室温及高温下的强度、塑性等力学性能优秀，且室温和高温的强度与塑性都达到了良好的匹配，耐热钛合金的综合性能优异。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种耐热钛合金。

背景技术

为提高航空发动机的推重比，需要采用比强度、比刚度高的材料。当使用温度不高于800℃时，钛合金以及Ti-Al系金属间化合物的比强度较铁基和镍基高温合金具有明显优势，而且耐腐蚀、耐高温性能优异，因此是现代航空发动机用关键结构材料。

目前，国内外可在航空发动机时工作环境下使用的高温钛合金的极限使用温度为600℃，目前国内外的600℃高温钛合金有英国的IMI834、美国的Ti-1100、俄罗斯的BT18Y和BT36、中国的Ti60、Ti600和TG6。其中，Ti-1100用于做汽车用高温阀门时可用于760℃。根据经验，在航天短时条件下，航空发动机用高温钛合金可在高于其设计使用温度50℃下使用，即最高可用到650℃。

目前，商业应用的高温钛合金一般是近α型钛合金，其特点是在500～600℃温度范围内具有高的热强性并满足长期服役的要求，短时服役温度可达到750℃。在800℃以上的温度下，近α型钛合金高温钛合金的强度急剧降低，在温度超过1000℃时，强度甚至不到20MPa，难以满足应用的需求。

发明内容

本发明提供了一种耐热钛合金，其具有优异的耐热性能，在高温在也能保持良好的力学性能。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案。

一种耐热钛合金，包括以下以重量百分数计的组分：Al 3.1～6.8％、Zr 1.5～6.4％、Sn 1.1～5.4％、Mo 0.4～2.6％、V 0.4～2.1％、Ce 0.2～1.1％、Y 0.1～0.9％，余量为Ti。

进一步地，所述耐热钛合金括以下以重量百分数计的组分：Al 4.2～6.5％、Zr2.4～5.3％、Sn 1.3～4.9％、Mo 0.5～2.0％、V 0.4～2.1％、Ce 0.2～1.1％、Y 0.1～0.9％，余量为Ti。

上述耐热钛合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)根据权利要求1或权利要求2所述的耐热钛合金的组成成分配比原料，然后在真空自耗电弧炉中熔炼2～3次，制得合金铸锭；

(2)将步骤(1)制得的铸锭经过锻造及固溶处理，即制得所述耐热钛合金。

进一步地，所述步骤(2)中的锻造过程包括下述步骤：将合金铸锭加热至锻造温度后，保温1～2h，然后进行多向锻造，其锻造温度为960～1100℃，墩粗变形量为25～40％，拔长变形量为15～25，多向锻造结束后将所述合金铸锭件回火保温10～34min，空冷。

进一步地，多向锻造结束时，钛合金的温度≥900℃，应变速率≤1s^-1。

进一步地，所述步骤(2)中固溶处理过程为：将经过锻造后的钛合金在920～1050℃温度下，保温2～4h，空冷。

本发明的有益效果为：本发明中所述耐热钛合金通过添加了稀土元素，使其在室温及高温下的强度、塑性等力学性能优秀，且室温和高温的强度与塑性都达到了良好的匹配，耐热钛合金的综合性能优异。

具体实施方式

实施例1