[发明专利]一种增强增韧亚稳β钛合金及其制备方法

权利要求书

1.一种增强增韧亚稳β钛合金，其特征在于，按照重量百分比，各元素成分为：Al：3.7%~5.0%，Mo：4.7%~6.0%，V：4.5%~5.5%，Cr：4.5%~6.0%，Nb：0.5%~2.0%， O：0.05%~0.15%，余量为Ti和不可避免的杂质，杂质元素总量不超过0.15%，以上组分重量百分比之和为100%；杂质Fe元素含量≤0.1%；所述Cr元素全部由MoVAlCr四元中间合金引入；所述Mo、V元素主要来源于MoVAlCr四元中间合金，元素不足量由相应二元合金引入；所述Nb元素来源于NbTi合金；所述Al元素由MoVAlCr四元中间合金、相应的二元合金及Al单质金属引入；Ti元素主要由海绵钛引入；O元素由TiO₂引入；所述NbTi合金为屑状，尺寸需满足(0~35)mm×(0~10) mm×(0~1)mm，Nb元素重量百分比为40%~60%，余量为Ti；

其通过下述方法制备：

1）自耗电极制备；

2）真空自耗熔炼：将自耗电极进行三次真空自耗熔炼，得到钛合金铸锭；

第一次真空自耗熔炼和第二次真空自耗熔炼参数为：熔炼电压32 V～40V，熔炼电流16kA～30kA，稳弧电流10 A ~30A；

第三次真空自耗熔炼参数：第1阶段，起弧初期，电流3kA~6kA，熔炼电压25V～30V，稳弧电流0A~15A，保持5~20min；第2阶段，起弧中期，电流快速升至15kA~30kA，熔炼电压30V～40V，稳弧电流10A~25A，保持时间大于40min；第3阶段，正常熔炼前期，待自耗电极剩余重量约为总重的3/4时，将电流缓慢降至11kA~25kA，熔炼电压28V～38V，稳弧电流10A~25A；第4阶段，正常熔炼中后期，待自耗电极剩余重量约为总重的1/4时，将熔炼电流缓慢降至8kA~20kA，熔炼电压27V～38V，稳弧电流8A~20A，直到熔炼结束；

3）锻造：将钛合金铸锭进行锻造破碎铸态晶粒，然后在相变点以下制备成棒材；

4）热处理：将棒材进行固溶失效处理得到增强增韧亚稳β钛合金。

2.根据权利要求1所述的增强增韧亚稳β钛合金，其特征在于，所述MoVAlCr四元中间合金中，各元素重量百分比为Mo：25.0%~30.0%，V：25.0%~30.0%，Cr：30.0%~40.0%，余量为Al。

3.根据权利要求2所述的增强增韧亚稳β钛合金，其特征在于，所述MoVAlCr四元中间合金由氧化钼、氧化铬、氧化钒和铝粉通过铝热还原法制备。

4.据权利要求1所述的增强增韧亚稳β钛合金，其特征在于，引入所述Mo、V元素的二元合金分别为铝钼合金和钒铝合金。

5.根据权利要求1至4任一所述的增强增韧亚稳β钛合金的制备方法，其特征在于，步骤包括：

1）制备自耗电极：以Cr元素全部由MoVAlCr四元中间合金引入为配料基础，将颗粒状MoVAlCr四元中间合金、屑状NbTi中间合金、铝钼合金、钒铝合金、铝、二氧化钛和海绵钛按照配比配料后混料，压制电极块，将电极块串联焊接为自耗电极；

2）真空自耗熔炼：将自耗电极进行三次真空自耗熔炼，得到钛合金铸锭；第一次真空自耗熔炼和第二次真空自耗熔炼参数为：熔炼电压32 V～40V，熔炼电流16 kA～30kA，稳弧电流10 A ~30A；第三次真空自耗熔炼参数：第1阶段，起弧初期，电流3kA~6kA，熔炼电压25V～30V，稳弧电流0A~15A，保持5~20min；第2阶段，起弧中期，电流快速升至15kA~30kA，熔炼电压30V～40V，稳弧电流10A~25A，保持时间大于40min；第3阶段，正常熔炼前期，待自耗电极剩余重量约为总重的3/4时，将电流缓慢降至11kA~25kA，熔炼电压28V～38V，稳弧电流10A~25A；第4阶段，正常熔炼中后期，待自耗电极剩余重量约为总重的1/4时，将熔炼电流缓慢降至8kA~20kA，熔炼电压27V～38V，稳弧电流8A~20A，直到熔炼结束；

3）锻造：将钛合金铸锭进行锻造破碎铸态晶粒，然后在相变点以下制备成棒材；

4）热处理：将棒材进行固溶时效 处理得到增强增韧亚稳β钛合金。