CN102605211A - 一种低密度高强度高塑性钛合金 - Google Patents
一种低密度高强度高塑性钛合金 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102605211A CN102605211A CN2012100478334A CN201210047833A CN102605211A CN 102605211 A CN102605211 A CN 102605211A CN 2012100478334 A CN2012100478334 A CN 2012100478334A CN 201210047833 A CN201210047833 A CN 201210047833A CN 102605211 A CN102605211 A CN 102605211A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- titanium
- titanium alloy
- strength
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 4
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 2
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 2
- HIMLGVIQSDVUJQ-UHFFFAOYSA-N aluminum vanadium Chemical compound [Al].[V] HIMLGVIQSDVUJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 abstract 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 abstract 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000034189 Sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000009975 flexible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
一种低密度高强度高塑性钛合金，其技术要点是：它包括以金属钛为主要成份，再加入少量的金属铝，金属铁，金属钒，硅元素，以及不可避免的杂质所组成。由于添加少量与钛具有相同晶体结构，起到抑制晶体形核、细化晶粒作用的V，该合金在保证高强度的情况下具有较高的塑性。Al的增加取代了贵金属V及海绵钛，致使合金成本降低，少量Si元素提高强度及抗氧化性能，合金的加工性良好，加工工艺环节简单，加工成本低，易于生产，适用了各应用领域对低成本高强度高塑性钛合金的要求。
Description
技术领域
本发明属于钛金属中的钛合金技术领域。是一种低密度高强度高塑性钛合金。
背景技术
钛及钛合金因具有比强度高、耐蚀、耐热性强等许多优点，在各个领域中的应用非常广泛。特别是一些特定的行业对强度高成本低的钛合金需求都在不断提高。
目前，单纯靠合金化强化的钛合金，其室温拉伸强度一般不超过1000MPa，如果需要更高强度的结构钛合金，则须热处理来提高强度。典型的热处理强化α+β型钛合金Ti-6Al-4V、BT14、BT23，近亚稳定β型钛合金BT22、Ti-10V-2Fe-3Al, 亚稳定β型钛合金BT15、Ti-8-8-2-3和Ti-3-8-6-4-4(βc)，强化处理后拉伸强度都可达1200 MPa以上，但普遍塑性很低，合金组分较多，加工成本极高。出于应用领域拓展的需要，进一步提高合金的强度并降低成本成为其重要的发展趋势。通常情况下，提高金属材料的强度会带来材料塑性的损失或成本的提高。增加合金中的α稳定元素是提高强度的有效方法之一。钛中加铝就像钢中加碳一样,起固溶强化的作用。铝加入钛中稳定α相，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。添加Al在提高β转变温度的同时，也使β稳定元素在α相中的溶解度增大。但合金中的Al含量一般不能超过9%（重量百分比），因为Al在钛中并非无限固溶，当超过溶解度时，将形成TiAl（Ti3Al）脆性化合物相，使合金脆性增加。因此Al含量选择在7.5%-8.5%。同样β稳定元素也可以起到固溶强化的作用，并且可保留较多的亚稳定β相以便在时效时分解从而提高析出强化效果。因此在使用共析型元素时，一般应搭配同晶型β稳定元素，这样可以降低脆性相析出的可能性。β稳定元素V与Ti具有相同的晶体结构，并且能够促进晶体形核，抑制晶粒长大，起到细化晶粒，提高塑性及韧性的作用。Si元素可提高合金高温抗蠕变性能，提高任何温度下的强度。弥散分布的硅化物颗粒对位错的运动有阻隔作用。但Si含量过高时硅化物会产生硬化，增加合金材料的脆性。因此Si含量控制在0.20-0.25%之间，保证材料性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对克服钛合金在保持高强度的同时塑性不稳定的不足，提供一种低密度高强度高塑性钛合金。并且在保证合金高强度的情况下仍具有较高塑性的钛合金。
本发明采用的技术方案是：一种低密度高强度高塑性钛合金，其特征在于该合金成分的重量百分比组成为：Al：7.5%-8.5%，V：1.0%-1.5%，Si：0.2%-0.25%，余量为Ti和不可避免的杂质。所述高强度高塑性指合金经简单退火后的抗拉强度≧1000Mpa，延伸率≧12%。
本发明合金的加工方法是采用海绵钛、铝硅合金、纯铝、铝钒合金按设计成分混合压制电极，用常规真空自耗电弧炉二次熔炼铸成合金锭；
所述的合金锭在1150℃-1200℃温度下开坯锻造，坯料加工温度控制在900℃-1000℃，合金成品经770℃-860 退火后成为钛合金成品。加工温度相对较低，可显著降低加工成本。
本发明具有以下优点：由于添加少量与钛具有相同晶体结构，起到抑制晶体形核、细化晶粒作用的V，该合金在保证高强度的情况下具有较高的塑性。Al的增加取代了贵金属V及海绵钛，致使合金成本降低，少量Si元素提高强度及抗氧化性能，合金的加工性良好，加工工艺环节简单，加工成本低，易于生产，适用了各应用领域对低成本高强度高塑性钛合金的要求。
下面将通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式：
实施例1
在Al：7.5%-8.5%，V：1.0%-1.5%，Si：0.2%-0.25%的成分范围内配制成不同成分的六种钛合金，分别采用传统不同的加工工艺制备钛合金板材，通过以下实施例1-6具体体现，具体情况见表1和表2。
表1 T91合金的具体成分配比
| 序号 | 纯铝/% | 钒铝合金/% | 铝硅合金/% | 海绵钛/% |
| 实施例1 | 7.14 | 1.99 | 0.49 | 90.38 |
| 实施例2 | 6.84 | 1.99 | 0.49 | 90.68 |
| 实施例3 | 7.30 | 1.53 | 0.49 | 90.68 |
| 实施例4 | 7.60 | 1.53 | 0.49 | 90.38 |
| 实施例5 | 6.74 | 2.29 | 0.49 | 90.48 |
| 实施例6 | 7.44 | 1.99 | 0.49 | 90.08 |
注：以上配比为重量百分比
同一种合金分别采用二种不同的加工工艺制度，在相同的工艺制度下调整合金的成分配比，最终通过力学性能对比发现Ti-8.4Al-1.0V-0.21Si经1200℃锻造，990℃轧制，860℃退火处理后具有较高强度的同时，保持着较高的塑性。
表2 T91加工工艺与力学性能
高尔夫球头制造业以对球头的打击面做炮击试验为是否合格品。标准炮击试验是以球速4次/秒为底线，速度按6次/秒、8次/秒……递增，至炮击2000次不破裂为准，本发明钛合金材料在高尔夫球头炮击试验中，按以上试验进行，以达到炮击次数4300次以上表面无裂纹，达到了钛合金材料在具有高强度的同时，又具有很高的塑性及韧性，具体数据详见表3。
表3高尔夫球头材料力学性能及炮击试验对比
实验表明：从实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6的综合性能可以看出，本发明的低密度高强度高塑性钛合金的综合性能如下：σ b :960-1150MPa, σ 0.2 :900-1080MPa，δ：≧12%，ψ：≧30%。高尔夫球头炮击试验4100次以上。
Claims (3)
1.一种低密度高强度高塑性钛合金，其特征在于该合金成分的重量百分比组成为：Al：7.5%-8.5%，V：1.0%-1.5%，Si：0.2%-0.25%，余量为Ti，不可避免的杂质≤0.1%。
2.根据权利要求1所述的低密度高强度高塑性钛合金，其特征是：所述高强度高塑性是指合金经退火后的抗拉强度≧1000Mpa，延伸率≧12%。
3.根据权利要求1所述的高强度高塑性钛合金，其特征是：本发明合金的加工方法是采用海绵钛、铝硅合金、纯铝、铝钒合金按设计成分混合压制电极，用常规真空自耗电弧炉二次熔炼铸成合金锭；
所述的合金锭在1150℃-1200℃温度下开坯锻造，坯料加工温度控制在900℃-1000℃，合金成品经770℃-860 退火后成为钛合金成品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012100478334A CN102605211A (zh) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 一种低密度高强度高塑性钛合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012100478334A CN102605211A (zh) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 一种低密度高强度高塑性钛合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102605211A true CN102605211A (zh) | 2012-07-25 |
Family
ID=46522969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012100478334A Pending CN102605211A (zh) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 一种低密度高强度高塑性钛合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102605211A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108754231A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-11-06 | 浙江申吉钛业股份有限公司 | 轻量化高强度高弹性钛合金及其实现方法 |
| CN114381633A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-04-22 | 中南大学 | 一种钛合金及其制备方法 |
| US12104239B2 (en) | 2014-05-15 | 2024-10-01 | General Electric Company | Titanium alloys and their methods of production |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101514411A (zh) * | 2008-02-20 | 2009-08-26 | 明安国际企业股份有限公司 | 应用于高尔夫球杆头的钛铝合金 |
| CN101906602A (zh) * | 2010-09-10 | 2010-12-08 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 一种亚稳定β型钛合金板材加工方法 |
-
2012
- 2012-02-29 CN CN2012100478334A patent/CN102605211A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101514411A (zh) * | 2008-02-20 | 2009-08-26 | 明安国际企业股份有限公司 | 应用于高尔夫球杆头的钛铝合金 |
| CN101906602A (zh) * | 2010-09-10 | 2010-12-08 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 一种亚稳定β型钛合金板材加工方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12104239B2 (en) | 2014-05-15 | 2024-10-01 | General Electric Company | Titanium alloys and their methods of production |
| CN108754231A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-11-06 | 浙江申吉钛业股份有限公司 | 轻量化高强度高弹性钛合金及其实现方法 |
| CN114381633A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-04-22 | 中南大学 | 一种钛合金及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100535164C (zh) | 一种Fe-36Ni为基的合金线材及其制造方法 | |
| CN101348876B (zh) | 一种低成本高强度钛合金 | |
| CN108149062B (zh) | 一种超高强高导电性铜合金及其制备方法 | |
| CN103114245B (zh) | 一种耐磨衬板及其制备方法 | |
| CN107287468A (zh) | 一种高强高导耐热的铜合金材料及其制备方法 | |
| CN105714148A (zh) | 一种调幅分解型高强铜镍锡合金及其制备方法 | |
| CN101392336A (zh) | 一种含有稀土的铜基合金材料及其制备方法 | |
| CN100447275C (zh) | 一种高强度因瓦合金及其合金线材的生产方法 | |
| CN104975209A (zh) | 一种高自然时效稳定性6000系铝合金材料、铝合金板及其制造方法 | |
| JP2004010963A (ja) | 高強度Ｔｉ合金およびその製造方法 | |
| CN100343403C (zh) | 一种稀土铜合金及其制备方法 | |
| CN101353758A (zh) | 一种双面搪瓷用热轧高强度钢板及其制造方法 | |
| CN101476071A (zh) | 一种镁铝合金及其制备方法 | |
| CN102329983A (zh) | 一种耐600℃以上高温的钛合金 | |
| CN109487116A (zh) | 适用于导电弹性元器件的高强钛铜合金带材及制备方法 | |
| CN104593671A (zh) | 一种适用于复合锻造成型的高强韧性非调质钢 | |
| CN111088448B (zh) | 一种钴基高温合金带箔材及其制备方法 | |
| CN102605211A (zh) | 一种低密度高强度高塑性钛合金 | |
| CN101392342A (zh) | 强韧性镁合金及其制备方法 | |
| CN114807672A (zh) | Cu-Zn-Cr-Zr-Fe-Si系合金及其制备方法 | |
| CN113564413A (zh) | 一种高导耐蚀高镍含铝铜合金及其制备方法 | |
| JP2012136746A (ja) | 電気・電子部品用銅合金およびその製造方法 | |
| CN113388764A (zh) | 一种汽车防撞梁用高强7系铝合金及汽车防撞梁 | |
| CN112680628B (zh) | 一种低成本、抗高速冲击钛合金及其制备工艺 | |
| CN102154576A (zh) | 一种高强度高塑性钛合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120725 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |