【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鈦合金材料，尤其涉及一種復雜結構件制造用鈦合金材料及其制備方法。
技術介紹
1、鈦合金具有熔點高、硬度高、密度小、比強度高、耐腐蝕等優異的性能，被廣泛用于各類復雜結構件的制造。然而，現有的鈦合金材料還或多或少存在耐高溫性能不足，強度、韌性和抗氧化性有待進一步提高，加工成型比較苦難，并且受加工工藝和成分配方的限制，市面上的鈦合金材料在加工中易變形，使得廢品率和加工成本居高不下。
2、為了解決上述問題，授權公告號cn111655880b的中國專利技術專利公開了一種鈦合金材料，其以質量％計含有cu：0.7％～1.4％、sn：0.5％～1.5％、si：0.10％～0.45％、nb：0.05％～0.50％、fe：0.00％～0.08％、o：0.00％～0.08％，余量為ti和雜質，組織中的α相的面積分數為96.0％以上，金屬間化合物的面積分數為1.0％以上，前述α相的平均晶粒直徑為10μm以上且100μm以下，前述金屬間化合物的平均粒徑為0.1～3.0μm。然而，該鈦合金材料耐高溫性能、機械力學性能和抗疲勞性能有待進一步提高。
3、可見，開發一種機械力學性能好，耐高溫性能佳，抗疲勞性能足，使用壽命長的復雜結構件制造用鈦合金材料及其制備方法符合市場需求，具有廣泛的市場價值和應用前景，對促進鈦合金材料領域的發展具有非常重要的意義。
技術實現思路
1、鑒于上述問題，本專利技術的目的在于提供一種機械力學性能好，耐高溫性能佳，抗疲勞性能足，使用壽命長的復雜結構件制
2、為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：一種復雜結構件制造用鈦合金材料，是由如下按重量百分比計的各成分制成：al?2wt％-5wt％、ga?0.1wt％-0.3wt％、mn0.3wt％-0.5wt％、nb?0.1wt％-0.3wt％、re?0.01wt％-0.03wt％、ni?0.3wt％-0.6wt％、sr0.01wt％-0.03wt％、mo1wt％-3wt％、os?0.01wt％-0.03wt％、in?0.01wt％-0.03wt％、zn0.05wt％-0.12wt％、fe?0.1wt％-0.3wt％、zr?1wt％-3wt％、v?0.5wt％-1.2wt％、be0.001wt％-0.003wt％、非金屬成分0.1wt％-0.3wt％、稀土元素0.12wt％-0.32wt％、納米級添加劑0.02wt％-0.05wt％，余量為ti。
3、優選的，所述納米級添加劑為納米碳化鎢、納米硅化鉭、納米氮化鈷按質量比1:(1-3):2混合形成的混合物。
4、優選的，所述納米級添加劑的粒徑為10-90nm。
5、優選的，所述稀土元素為sc、y、ce、er按質量比1:(1-2):(1-3):(0.1-0.3)混合形成的混合物。
6、優選的，所述非金屬成分為b、si、n按1:(1-2):(0.3-0.5)混合形成的混合物。
7、本專利技術的另一個目的，在于提供一種所述復雜結構件制造用鈦合金材料的制備方法，包括如下步驟：以海綿ti、al-ti中間合金、ga-ti中間合金、mn-ti中間合金、nb-ti中間合金、re-ti中間合金、ni-ti中間合金、sr-ti中間合金、mo-ti中間合金、os-ti中間合金、in-ti中間合金、zn-ti中間合金、fe-ti中間合金、zr-ti中間合金、v-ti中間合金、be-ti中間合金、非金屬成分-ti中間合金、稀土元素-ti中間合金、納米級添加劑為原料，按重量百分比配料，原料經充分混合后，擠壓成自耗電極，自耗電極經真空電弧爐熔煉后，澆注到預熱的模具中，進行熔模鑄造，澆注結束后使用水冷方式加快降溫速度，降溫速度達到25-32℃/秒，完全凝固，得到合金鑄件，熱處理后得到復雜結構件制造用鈦合金材料成品。
8、優選的，所述海綿ti、al-ti中間合金、ga-ti中間合金、mn-ti中間合金、nb-ti中間合金、re-ti中間合金、ni-ti中間合金、sr-ti中間合金、mo-ti中間合金、os-ti中間合金、in-ti中間合金、zn-ti中間合金、fe-ti中間合金、zr-ti中間合金、v-ti中間合金、be-ti中間合金、非金屬成分-ti中間合金、稀土元素-ti中間合金的顆粒度均為3-10mm。
9、優選的，所述模具的預熱溫度為312-330℃。
10、優選的，所述真空電弧爐熔煉的引弧電流為900-1100a，熔煉電流為2200-2600a，熔煉電壓為25-30v，穩弧電流為2.7-3.2a，熔煉真空度＜1.0×10-2pa。
11、優選的，所述熱處理包括依次進行的正火處理和回火處理。
12、優選的，所述正火處理的溫度為940-990℃，保溫時間為1-3h，自然冷卻；所述回火處理的溫度為740-820℃，保溫時間為1-2h，隨爐冷至室溫后出爐。
13、相比于現有技術，本專利技術的有益效果為：
14、(1)本專利技術公開的復雜結構件制造用鈦合金材料的制備方法，工藝簡單易控，成品合格率高，對設備依賴性低，制備周期短，勞動強度低，對環境影響小，適于連續工業化生產。
15、(2)本專利技術公開的復雜結構件制造用鈦合金材料，由如下按重量百分比計的各成分制成：al?2wt％-5wt％、ga?0.1wt％-0.3wt％、mn?0.3wt％-0.5wt％、nb?0.1wt％-0.3wt％、re?0.01wt％-0.03wt％、ni?0.3wt％-0.6wt％、sr?0.01wt％-0.03wt％、mo1wt％-3wt％、os?0.01wt％-0.03wt％、in0.01wt％-0.03wt％、zn?0.05wt％-0.12wt％、fe0.1wt％-0.3wt％、zr?1wt％-3wt％、v0.5wt％-1.2wt％、be?0.001wt％-0.003wt％、非金屬成分0.1wt％-0.3wt％、稀土元素0.12wt％-0.32wt％、納米級添加劑0.02wt％-0.05wt％，余量為ti；通過各成分之間的相互配合共同作用，使得制成的鈦合金材料機械力學性能好，耐高溫性能佳，抗疲勞性能足，使用壽命長，易于加工成型，適合復雜結構件制造使用。
16、(3)本專利技術公開的復雜結構件制造用鈦合金材料，所述納米級添加劑為納米碳化鎢、納米硅化鉭、納米氮化鈷按質量比1:(1-3):2混合形成的混合物；所述稀土元素為sc、y、ce、er按質量比1:(1-2):(1-3):(0.1-0.3)混合形成的混合物；所述非金屬成分為b、si、n按1:(1-2):(0.3-0.5)混合形成的混合物；通過這些成分組成的限定，使得它們之間，它們與其它成分之間能更好地相互配合，共同作用，賦予產品更優異的機械力學性能、耐高溫性能、抗疲勞性能和抗腐蝕性，進而有效延長產品的使用壽命。
17、(4)本專利技術公開的復雜結構件制造用鈦合金材料，通過原料、制備工藝參數的合理選取，使得制成的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，是由如下按重量百分比計的各成分制成：Al?2wt％-5wt％、Ga?0.1wt％-0.3wt％、Mn?0.3wt％-0.5wt％、Nb?0.1wt％-0.3wt％、Re0.01wt％-0.03wt％、Ni?0.3wt％-0.6wt％、Sr?0.01wt％-0.03wt％、Mo?1wt％-3wt％、Os0.01wt％-0.03wt％、In?0.01wt％-0.03wt％、Zn?0.05wt％-0.12wt％、Fe0.1wt％-0.3wt％、Zr?1wt％-3wt％、V?0.5wt％-1.2wt％、Be?0.001wt％-0.003wt％、非金屬成分0.1wt％-0.3wt％、稀土元素0.12wt％-0.32wt％、納米級添加劑0.02wt％-0.05wt％，余量為Ti。
2.如權利要求1所述的復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，所述納米級添加劑為納米碳化鎢、納米硅化鉭、納米氮化鈷按質量比1:(1-3):2混合形成的混合物。
3.如權利要求1所述的復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，所述納米級添加劑的粒徑
4.如權利要求1所述的復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，所述稀土元素為Sc、Y、Ce、Er按質量比1:(1-2):(1-3):(0.1-0.3)混合形成的混合物。
5.如權利要求1所述的復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，所述非金屬成分為B、Si、N按1:(1-2):(0.3-0.5)混合形成的混合物。
6.一種如權利要求1-5任一項所述復雜結構件制造用鈦合金材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：以海綿Ti、Al-Ti中間合金、Ga-Ti中間合金、Mn-Ti中間合金、Nb-Ti中間合金、Re-Ti中間合金、Ni-Ti中間合金、Sr-Ti中間合金、Mo-Ti中間合金、Os-Ti中間合金、In-Ti中間合金、Zn-Ti中間合金、Fe-Ti中間合金、Zr-Ti中間合金、V-Ti中間合金、Be-Ti中間合金、非金屬成分-Ti中間合金、稀土元素-Ti中間合金、納米級添加劑為原料，按重量百分比配料，原料經充分混合后，擠壓成自耗電極，自耗電極經真空電弧爐熔煉后，澆注到預熱的模具中，進行熔模鑄造，澆注結束后使用水冷方式加快降溫速度，降溫速度達到25-32℃/秒，完全凝固，得到合金鑄件，熱處理后得到復雜結構件制造用鈦合金材料成品。
7.如權利要求6所述復雜結構件制造用鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述海綿Ti、Al-Ti中間合金、Ga-Ti中間合金、Mn-Ti中間合金、Nb-Ti中間合金、Re-Ti中間合金、Ni-Ti中間合金、Sr-Ti中間合金、Mo-Ti中間合金、Os-Ti中間合金、In-Ti中間合金、Zn-Ti中間合金、Fe-Ti中間合金、Zr-Ti中間合金、V-Ti中間合金、Be-Ti中間合金、非金屬成分-Ti中間合金、稀土元素-Ti中間合金的顆粒度均為3-10mm。
8.如權利要求6所述復雜結構件制造用鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述模具的預熱溫度為312-330℃；所述真空電弧爐熔煉的引弧電流為900-1100A，熔煉電流為2200-2600A，熔煉電壓為25-30V，穩弧電流為2.7-3.2A，熔煉真空度＜1.0×10-2Pa。
9.如權利要求6所述復雜結構件制造用鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理包括依次進行的正火處理和回火處理。
10.如權利要求9所述復雜結構件制造用鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述正火處理的溫度為940-990℃，保溫時間為1-3h，自然冷卻；所述回火處理的溫度為740-820℃，保溫時間為1-2h，隨爐冷至室溫后出爐。
...【技術特征摘要】
1.一種復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，是由如下按重量百分比計的各成分制成：al?2wt％-5wt％、ga?0.1wt％-0.3wt％、mn?0.3wt％-0.5wt％、nb?0.1wt％-0.3wt％、re0.01wt％-0.03wt％、ni?0.3wt％-0.6wt％、sr?0.01wt％-0.03wt％、mo?1wt％-3wt％、os0.01wt％-0.03wt％、in?0.01wt％-0.03wt％、zn?0.05wt％-0.12wt％、fe0.1wt％-0.3wt％、zr?1wt％-3wt％、v?0.5wt％-1.2wt％、be?0.001wt％-0.003wt％、非金屬成分0.1wt％-0.3wt％、稀土元素0.12wt％-0.32wt％、納米級添加劑0.02wt％-0.05wt％，余量為ti。
2.如權利要求1所述的復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，所述納米級添加劑為納米碳化鎢、納米硅化鉭、納米氮化鈷按質量比1:(1-3):2混合形成的混合物。
3.如權利要求1所述的復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，所述納米級添加劑的粒徑為10-90nm。
4.如權利要求1所述的復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，所述稀土元素為sc、y、ce、er按質量比1:(1-2):(1-3):(0.1-0.3)混合形成的混合物。
5.如權利要求1所述的復雜結構件制造用鈦合金材料，其特征在于，所述非金屬成分為b、si、n按1:(1-2):(0.3-0.5)混合形成的混合物。
6.一種如權利要求1-5任一項所述復雜結構件制造用鈦合金材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：以海綿ti、al-ti中間合金、ga-ti中間合金、mn-ti中間合金、nb-ti中間合金、re-ti中間合金、ni-ti中間合金、sr-ti...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王聯波，張弛，
申請(專利權)人：揚州新千飛新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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