[发明专利]一种添加Ce的Ti6Al4V系钛合金及其制备方法

说明书

一种添加Ce的新型Ti6Al4V系钛合金及其制备方法，钛合金由金属元素钛、铝、钒、铈组成，各个金属元素质量百分比为铝6％，钒4％，铈x％，余量钛，记为Ti‑6Al‑4V‑xCe，其中铈的质量百分比x％＝0.1％‑0.5％。所述新型Ti6Al4V系钛合金的制备步骤如下：S1、按所述钛合金中各个金属元素质量百分比含量称取钛颗粒、铝颗粒、钒颗粒和铈颗粒；S2、把称取好的金属颗粒放入真空感应炉中，在保护气体下反复翻转熔炼，得到合金液；反复翻转熔炼的过程中，真空感应炉的电流保持在200‑250A之间，电压保持在14‑16V之间；S3、将合金液在真空感应炉中保温处理，保温时间为13‑18min，保温温度为1600℃‑1800℃；S4、将保温过后的合金液进行浇铸，得到合金锭，即完成制备。本发明的新型Ti6Al4V系钛合金强韧性匹配良好，综合性能优异。

技术领域

本发明涉及一种添加Ce的Ti6Al4V系钛合金及其制备方法，属于钛合金制造领域。

背景技术

钛合金因具有密度低、强度高、耐腐蚀等优异性能而广泛应用于航空、航天、舰船、兵器等领域。随着钛合金应用范围的不断扩大及钛合金制备技术的提高，对钛合金性能指标的要求越来越苛刻，按钛合金应用的不同工况研制出了高温钛合金、高强钛合金、耐蚀钛合金等不同特性的钛合金种类，然而这些钛合金往往着眼于突出钛合金的某一性能指标，而钛合金的综合性能及稳定性较差，因此对于一些航空关键零部件的选材，设计人员还是优选使用成熟度较高的合金，对于这些传统成熟牌号钛合金的性能挖掘提升也成为重要的研究方向。Ti6Al4V钛合金是一种两相钛合金，因其具有良好的综合性能成为目前国内外使用量最大、应用成熟度最高的钛合金。

但是标准双相(α+β)Ti6Al4V钛合金的强韧性水平并不高，为此国内外也开展了大量的研究工作。较为普遍的做法是提高合金中O和Fe元素来提高合金强度，另外是通过形变热处理的方法调控合金的微观组织形貌来提高钛合金强度水平。然而,传统添加O元素或者Fe元素不利于合金塑性的提高，一般要配合后续形变热处理等工艺才能获得较好的力学性能，比如，授权公告号CN107760925B的专利中采用提高Ti6A14V钛合金O含量与变形过程控制相结合的方法以达到从钛合金成分及微观组织同时调控钛合金强度的目的。该方法对钛合金强度提高的幅度有限，且需要配合合金成分和后续制备过程中同时进行控制，流程长，工序复杂，需要控制的因素较多，包括锻造工艺、热处理工艺的控制。因此亟需开发一种不需要复杂工序处理，综合力学性能优异的新型Ti6Al4V系钛合金。

而且，Ti6Al4V钛合金增材制造的应用需求也日益增长，现有的Ti6Al4V钛合金由于其用于钛合金增材制造中组织容易缺陷和空隙，组织粗大，导致力学性能降低，严重制约了Ti6Al4V增材钛合金的应用和推广，也亟需开发适用于增材制造的新型Ti6Al4V系钛合金。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种添加Ce的Ti6Al4V系钛合金及其制备方法，通过合金元素调控，可获得强韧性匹配良好，综合性能优异的Ti6Al4V系钛合金，且本发明制备Ti6Al4V系钛合金的方法工艺简单，效率高，有利于大批量工业应用。

本发明实现其发明目的首先提供了一种添加Ce的Ti6Al4V系钛合金，所述钛合金由金属元素钛(Ti)、铝(Al)、钒(V)、铈(Ce)组成，各个金属元素质量百分比为铝6％，钒4％，铈x％，余量钛，记为Ti-6Al-4V-xCe，其中铈的质量百分比x％＝0.1％-0.5％。

铸态Ti-6Al-4V-xCe具有由密排六方结构的α相和体心立方结构的β相双相共存的晶体结构。