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CN105779821A - 一种高强高韧损伤容限型结构钛合金 - Google Patents

一种高强高韧损伤容限型结构钛合金 Download PDF

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CN105779821A
CN105779821A CN201610309062.XA CN201610309062A CN105779821A CN 105779821 A CN105779821 A CN 105779821A CN 201610309062 A CN201610309062 A CN 201610309062A CN 105779821 A CN105779821 A CN 105779821A
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CN
China
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strength
titanium alloy
alloy
forging
mass percentage
Prior art date
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Pending
Application number
CN201610309062.XA
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English (en)
Inventor
赵永庆
辛社伟
周廉
周伟
李倩
马朝利
常辉
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Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Original Assignee
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
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Publication date
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    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
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Abstract

本发明公开了一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，由以下质量百分含量的成分组成：Al 4％～6％，Mo 3％～4％，V 3％～4％，Cr+Fe 2％～4％，Nb 1％～2％，Zr 0～2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质，其中Mo的质量百分含量与V的质量百分含量相等。本发明结构钛合金中含有较多α稳定元素Al和适量β共析型元素Cr、Fe，其采用多元强化的方式，通过对合金中α稳定元素和β稳定元素含量的控制来控制其中α相与β相的比例，使合金处于双相合金序列，该结构钛合金经热处理后的抗拉强度Rm≥1200Mpa，断裂韧性KIC≥65MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10‑5mm/cycle。

Description

一种高强高韧损伤容限型结构钛合金
技术领域
本发明属于高强钛合金技术领域，具体涉及一种可应用于航空航天高强结构体中的高强高韧损伤容限型结构钛合金。
背景技术
金属材料兼具优良的综合力学性能和物理化学性能，因而成为主流的结构材料。强度、塑性和韧性不仅是表征金属材料力学性能的重要指标，也成为高性能金属材料的设计准则。随着损伤容限设计准则在航空航天领域中应用程度的不断提高，材料的损伤容限性能(疲劳裂纹扩展速率及断裂韧性)逐渐成为考核材料能否满足结构设计的重要指标。
随着损伤容限设计准则的发展及运用，先进钛合金材料也逐步向具有高断裂韧性和低裂纹扩展速率的损伤容限型钛合金方向发展。目前,国外发达国家已经在新型损伤容限型钛合金材料研制和在先进飞机上的应用方面走在了前列,特别是像中强度的Ti-6Al-4V ELI钛合金和高强度的Ti-6-22-22S钛合金等,已经成功地应用在了美国F-22，F-35和C-17等新一代飞机中,大大地提高了飞机的使用寿命和战斗力。
随着飞机设计理念的发展,钛合金结构的损伤容限设计思路在我国也开始得到关注。自“十五”以来,立足国内现状,研究人员先后自主创新开发了TC4-DT和TC21等损伤容限型钛合金，这两种合金在1000～1100MPa的中等强度水平下具有较高的断裂韧性(KIC≥70MPa·m1/2)和较低的裂纹扩展速率。随着飞机对高减重的设计与应用要求越来越高,飞机对具有高强度的损伤容限型钛合金材料应用需求也越来越迫切。为了满足更高的实际应用需求，高强度损伤容限型钛合金是实现高结构效率重要材料技术,也是各国高性能钛合金研发的努力方向之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，该结构钛合金中含有较多的α稳定元素Al以及适量的β共析型元素Cr、Fe，其采用多元强化的方式，通过对合金中α稳定元素和β稳定元素含量的控制来控制其中α相与β相的比例，使合金处于双相合金序列，该结构钛合金经热处理后的抗拉强度Rm≥1200Mpa，断裂韧性KIC≥65MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al4％～6％，Mo 3％～4％，V 3％～4％，Cr+Fe 2％～4％，Nb 1％～2％，Zr 0～2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质，其中Mo的质量百分含量与V的质量百分含量相等，Cr的质量百分含量不小于1.5％，Fe的质量百分含量大于0且小于等于1.5％，所述高强高韧损伤容限型结构钛合金经热处理后的抗拉强度Rm≥1200Mpa，断裂韧性KIC≥65MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle。
上述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 5％～6％，Mo 3％～3.5％，V 3％～3.5％，Cr+Fe3％～4％，Nb 1％～2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
上述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 3％，V 3％，Cr 3％，Fe 0.5％，Nb 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
上述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，所述高强高韧损伤容限型结构钛合金中Zr的质量百分含量为1％～2％。
上述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 5％，Mo 3.5％，V 3.5％，Cr 2％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
上述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 4％，Mo 3％，V 3％，Cr 2％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 1％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
上述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 4％，V 4％，Cr 3％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
上述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，所述Fe的质量百分含量大于等于0.5％且小于等于1.5％。
上述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，所述热处理的工艺过程为：将制备的高强高韧损伤容限型结构钛合金在温度为810℃～840℃的条件下保温1h～2h，然后空冷至室温，接着在温度为580℃～640℃的条件下保温4h～8h，再空冷至室温。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明高强高韧损伤容限型结构钛合金中含有较多的α稳定元素Al，Al的加入扩大了合金中的α相区，有利于时效处理时弥散α相的析出，从而有利于合金的强化，还可防止在低温条件下时亚稳β相分解为ω相而引起合金脆性增加。
2、本发明高强高韧损伤容限型结构钛合金中加入了适量的β共析型元素Cr和Fe，这类元素稳定β相的能力较强，可起到稳定β相和固溶强化作用，但为了防止出现脆性金属间化合物，本发明限定合金中Cr和Fe的质量百分含量之和不大于4％。
3、本发明高强高韧损伤容限型结构钛合金中可以加入适当的中性元素Zr，Zr的加入能够对抑制合金中β晶粒长大起到一定的作用，但过高的Zr含量会降低合金的断裂韧性，因此合金中Zr的质量百分含量不大于2％。
4、本发明采取多元强化的方式，通过对合金中α稳定元素和β稳定元素含量的控制来控制其中α相与β相的比例，使合金处于双相合金序列，这种特点即保证了合金具有较高的强度，也保证合金具有良好的塑性和断裂韧性，本发明高强高韧损伤容限型结构钛合金通过适当热处理后抗拉强度Rm≥1200Mpa，断裂韧性KIC≥65MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，具有优良的高强、高韧损伤容限性能，该高强高韧损伤容限型结构钛合金可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件，具有广泛的应用前景。
5、本发明高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法简单，按照常规的钛合金制备方法即可制得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1高强高韧损伤容限型结构钛合金的显微组织图。
图2为本发明实施例2高强高韧损伤容限型结构钛合金的显微组织图。
图3为本发明实施例3高强高韧损伤容限型结构钛合金的显微组织图。
图4为本发明实施例4高强高韧损伤容限型结构钛合金的显微组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 5％，Mo 3.5％，V 3.5％，Cr 2％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金、海绵锆和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1080℃，第一火次高温β相区锻造的加热温度为970℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为920℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为50％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为830℃，道次镦拔量均为40％，总变形量≥60％，所述热处理的工艺过程为：在温度为810℃的条件下保温1h，然后空冷至室温，接着在温度为600℃的条件下保温6h，再空冷至室温。
从图1中可以看出，本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金的微观组织由等轴初生α相和β转组织组成，一定含量的等轴初生α相保证了钛合金在高强状态下的塑性，β转组织形成的片层次生α相使钛合金具有较好的时效强化效果和断裂韧性。本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1280Mpa，断裂韧性KIC＝68MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
实施例2
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 4％，Mo 3％，V 3％，Cr 2％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 1％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金、海绵锆和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1150℃，第一火次高温β相区锻造的加热温度为1000℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为950℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为50％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为860℃，道次镦拔量均为50％，总变形量≥60％，所述热处理的工艺过程为：在温度为820℃的条件下保温1h，然后空冷至室温，接着在温度为620℃的条件下保温8h，再空冷至室温。
从图2中可以看出，本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金的微观组织由等轴初生α相和β转组织组成，一定含量的等轴初生α相保证了钛合金在高强状态下的塑性，β转组织形成的细小针状次生α相使钛合金具有较好的时效强化效果和断裂韧性，本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1300Mpa，断裂韧性KIC＝65MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
实施例3
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 4％，V 4％，Cr 3％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金、海绵锆和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1100℃，第一火次高温β相区锻造的加热温度为970℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为940℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为60％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为830℃，道次镦拔量均为50％，总变形量≥60％，所述热处理的工艺过程为：在温度为830℃的条件下保温1h，然后空冷至室温，接着在温度为580℃的条件下保温6h，再空冷至室温。
从图3中可以看出，本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金的微观组织由等轴初生α相、少量长棒状初生α相和β转组织组成，一定含量的等轴初生α相保证了钛合金在高强状态下的塑性，棒状初生α能够通过改变裂纹扩展路径而提高钛合金的韧性，β转组织形成的片层次生α相使钛合金具有较好的时效强化效果和断裂韧性，本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1265Mpa，断裂韧性KIC＝68.5MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
实施例4
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 3％，V 3％，Cr 3％，Fe 0.5％，Nb 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1050℃，第一火次高温β相区锻造的加热温度为950℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为900℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为50％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为840℃，道次镦拔量均为30％，总变形量≥60％，所述热处理的工艺过程为：在温度为830℃的条件下保温1h，然后空冷至室温，接着在温度为640℃的条件下保温6h，再空冷至室温。
从图4中可以看出，本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金的微观组织由等轴初生α相、长棒状初生α相和β转组织组成，等轴初生α相使钛合金具有良好的拉伸塑性，棒状初生α及细小针状次生α相使钛合金具有较好的时效强化、韧化效果，本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1255Mpa，断裂韧性KIC＝69.5MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
实施例5
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 5％，Mo 3.5％，V 3.5％，Cr 1.5％，Fe 0.5％，Nb 1.5％，Zr 1％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金、海绵锆和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1050℃，第一火次高温β相区锻造的加热温度为950℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为920℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为60％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为830℃，道次镦拔量均为30％，总变形量≥60％，所述热处理的工艺过程为：在温度为840℃的条件下保温2h，然后空冷至室温，接着在温度为640℃的条件下保温6h，再空冷至室温。
本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1200Mpa，断裂韧性KIC＝67.16MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
实施例6
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 5％，Mo 3.2％，V3.2％，Cr 2％，Fe 1％，Nb 2％，Zr 1.5％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金、海绵锆和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1100℃，第一火次高温β相区锻造的加热温度为970℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为950℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为50％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为830℃，道次镦拔量均为40％，总变形量≥70％，所述热处理的工艺过程为：在温度为840℃的条件下保温1h，然后空冷至室温，接着在温度为620℃的条件下保温6h，再空冷至室温。
本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1270Mpa，断裂韧性KIC＝68.05MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
实施例7
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 3.5％，V3.5％，Cr 2％，Fe 1.5％，Nb 1％，Zr 1％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金、海绵锆和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1080℃，第一火次高温β相区锻造的温度为960℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为920℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为40％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为850℃，道次镦拔量均为30％，总变形量≥60％，所述热处理的工艺过程为：在温度为840℃的条件下保温1h，然后空冷至室温，接着在温度为620℃的条件下保温4h，再空冷至室温。
本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1270Mpa，断裂韧性KIC＝68.38MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
实施例8
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 3.5％，V3.5％，Cr 1.5％，Fe 1.5％，Nb 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1050℃，第一火次高温β相区锻造的加热温度为950℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为920℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为50％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为850℃，道次镦拔量均为40％，总变形量≥70％，所述热处理的工艺过程为：在温度为840℃的条件下保温1h，然后空冷至室温，接着在温度为600℃的条件下保温4h，再空冷至室温。
本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1300Mpa，断裂韧性KIC＝67.12MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
实施例9
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金由以下质量百分含量的成分组成：Al 5％，Mo 3％，V3％，Cr 3％，Fe 1％，Nb 1％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
本实施例高强高韧损伤容限型结构钛合金的制备方法为：将原料零级海绵钛、铝钼合金、铝钒合金、电解铬、铝豆、铝铌合金和纯铁钉按设计成分混合后压制成电极，采用真空自耗电弧熔炼炉将所述电极熔炼三次制备得到合金铸锭，合金铸锭经表面扒皮和切冒口后，在液压机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造、两火次高温β相区锻造和两火次(α+β)两相区锻造，再经热处理后得到高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材，所述开坯锻造的加热温度为1090℃，第一火次高温β相区锻造的加热温度为980℃，第二火次高温β相区锻造的加热温度为930℃，两火次高温β相区锻造的道次镦拔量均为50％，两火次(α+β)两相区锻造的加热温度均为850℃，道次镦拔量均为50％，总变形量≥70％，所述热处理的工艺过程为：在温度为820℃的条件下保温1h，然后空冷至室温，接着在温度为640℃的条件下保温4h，再空冷至室温。
本实施例热处理后的高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材在室温条件下的抗拉强度Rm＝1240Mpa，断裂韧性KIC＝69.15MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle，该高强高韧损伤容限型结构钛合金棒材具有优良的高强、高韧损伤容限性能，可用以生产应用于高强结构件中的各种锻件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 4％～6％，Mo 3％～4％，V 3％～4％，Cr+Fe 2％～4％，Nb 1％～2％，Zr 0～2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质，其中Mo的质量百分含量与V的质量百分含量相等，Cr的质量百分含量不小于1.5％，Fe的质量百分含量大于0且小于等于1.5％，所述高强高韧损伤容限型结构钛合金经热处理后的抗拉强度Rm≥1200Mpa，断裂韧性KIC≥65MPa·m1/2，疲劳裂纹扩展速率Da/dN≤10-5mm/cycle。
2.按照权利要求1所述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 5％～6％，Mo 3％～3.5％，V3％～3.5％，Cr+Fe 3％～4％，Nb 1％～2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
3.按照权利要求2所述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 3％，V 3％，Cr 3％，Fe 0.5％，Nb 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
4.按照权利要求1所述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，所述高强高韧损伤容限型结构钛合金中Zr的质量百分含量为1％～2％。
5.按照权利要求4所述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 5％，Mo 3.5％，V 3.5％，Cr 2％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
6.按照权利要求4所述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 4％，Mo 3％，V 3％，Cr 2％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 1％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
7.按照权利要求4所述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，由以下质量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 4％，V 4％，Cr 3％，Fe 1％，Nb 1％，Zr 2％，余量为Ti和其他不可避免的杂质。
8.按照权利要求1所述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，所述Fe的质量百分含量大于等于0.5％且小于等于1.5％。
9.按照权利要求1所述的一种高强高韧损伤容限型结构钛合金，其特征在于，所述热处理的工艺过程为：将制备的高强高韧损伤容限型结构钛合金在温度为810℃～840℃的条件下保温1h～2h，然后空冷至室温，接着在温度为580℃～640℃的条件下保温4h～8h，再空冷至室温。
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