[发明专利]一种高动态性能钛合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高动态性能钛合金及其制备方法，包括：Al 6.0‑9.0％、Mo 2.5‑5.0％、Cr 2.0‑4.5％、Fe 1.0‑3.5％、O≤0.20％、C≤0.10％、N≤0.10％、H≤0.05％，余量为Ti，以上组分质量百分比之和为100％。将海绵钛、铝钼合金、铝铁合金、铝铬合金、铝豆进行混合，并压制成电极块，将电极块组焊成电极，将电极熔炼成合金铸锭，对合金铸锭进行锻造，得到棒材，对棒材进行热处理得到成品棒材。可以获得动态性能优异的钛合金材料(10^‑3S^‑1级别应变率条件下，动态流变应力≥1600MPa，动态塑性应变≥0.30)。

技术领域

本发明属于合金技术领域，涉及一种高动态性能钛合金，还涉及上述钛合金的制备方法。

背景技术

钛合金与大部分黑色金属相比，密度具有很大的优势，与铝、镁合金相比，其室温强度及高温强度又高出很多，加上其优异的热强性、抗蚀性和焊接性能，在航空航天、兵器工业、船舶、化工、医疗、汽车及能源等领域得到了越来越广泛地应用。在国外，美、俄等军事强国都在大量开展钛合金材料在导弹战斗部上的应用研究，如俄罗斯“X-31A”和“马斯基特”超声速反舰导弹均采用了钛合金战斗部，使战斗部的装填系数高达0.4、美国“斯拉姆”导弹和战斧式巡航导弹同样采用了钛合金战斗部。经实战和靶场试验表明，钛合金战斗部大大提高了反舰导弹对水面舰艇的打击能力，命中一发即可使大中型水面舰艇重创或丧失战斗力，由此可见，钛合金材料在国外超音速半穿甲导弹战斗部中已经得到实际应用。

我国导弹半穿甲战斗部材料最先采用传统的30CrMnSiNi2A钢，该材料密度大(7.8g/cm³)，直接影响了导弹技术性能。其中TA15钛合金动态性能匹配良好，抗高速冲击载荷能力强，在相同强度等级条件下，绝热剪切敏感性低于TC4钛合金。通过成分优化，TA15钛合金最大塑性应变能达到0.25，流变应力达到1500MPa，冲击吸收能达到360J/cm³，动态性能优于传统的TC4合金，比如专利号为ZL 201510421029.1的一种高动态性能近α型钛合金及其制备方法。

随着最新一代导弹对高速侵彻多种目标的战技指标要求的不断提高，要求配套战斗部需具有更高的侵彻速度和更大装填系数，这也要求战斗部壳体材料在高应变速率变形条件下具有更高的动态流变应力(≥1600MPa)和动态塑性应变(≥0.30)。该指标已大幅突破现有壳体性能水平，现有的钛合金无法满足其要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高动态性能钛合金，解决了现有技术中存在的钛合金动态流变应力、动态塑性应变性能低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高动态性能钛合金，按照质量百分比包括以下元素：

Al 6.0-9.0％、Mo 2.5-5.0％、Cr 2.0-4.5％、Fe 1.0-3.5％、O≤0.20％、C≤0.10％、N≤0.10％、H≤0.05％，余量为Ti，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明的特点还在于：

Mo元素来源于铝钼合金，Cr元素来源于铝铬合金。

本发明的另一目的是提供一种高动态性能钛合金的制备方法。

本发明所采用的另一技术方案是，一种高动态性能钛合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将海绵钛、铝钼合金、铝铁合金、铝铬合金、铝豆进行混合，并压制成电极块，电极块中各元素质量百分比为：Al元素6.0-9.0％、Mo元素2.5-5.0％、Cr元素2.0-4.5％、Fe元素1.0-3.5％、O元素≤0.20％、C元素≤0.10％、N元素≤0.10％、H元素≤0.05％，余量为Ti元素，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2、将电极块组焊成电极；

步骤3、将电极熔炼成合金铸锭；