一種低成本中高強度耐蝕鈦合金及其加工方法
【專利摘要】本發明涉及一種低成本中高強度耐蝕鈦合金及其加工方法，其特征在于其合金成分按重量百分數計為：Al：3.5%～4.5%，V：2.0%～3.0%，Fe：1.2%～1.8%，O：0.20%～0.30%，鉑族元素Pd：0.04%～0.08%或Ru：0.12%～0.25%或Rh：0.08%～0.14%，余量為Ti，其它雜質要求元素要求為：C≤0.08%，N≤0.03%，H≤0.015%。本發明通過選用廉價的Fe和TiO2、選用低等級海綿鈦和添加TC4回收殘料，使得新合金的制備成本相比TC4合金降低30%以上；通過添加鉑族元素（鈀、釕、銠），使得合金的耐腐蝕性性能與TA9和TA10相當，但機械強度比純鈦高出很多；經過熱處理后的新合金，其強度和塑性都好于TC4合金，可以進行冷加工，可以冷軋管材、薄板和片材。
【專利說明】一種低成本中高強度耐蝕鈦合金及其加工方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及有色金屬材料【技術領域】，特別是涉及一種低成本中高強度耐蝕鈦合金 及其加工方法。

【背景技術】
[0002] 鈦及鈦合金因具有密度小、比強度高、耐腐蝕等優點，被譽為"海洋金屬"和"太空 金屬"，廣泛用于航空航天、軍工、船舶、化工、醫學、體育、汽車等領域。
[0003] TC4 (Ti-6A1-4V)鈦合金是1954年研制成功的等軸馬氏體型兩項合金，現在已經 發展成為世界各國最通用的鈦合金，是中強鈦合金的代表，廣泛用于航空構件、軍工、醫療 和其他民用領域。但是由于其冷加工硬化程度強烈，在軋制過程中很容易出現開裂現象，不 能進行冷加工，只能采用機加和擠壓的方法進行制備，這樣就必然存在著成本高、成材率低 的問題。而且，研究表明，鈦金屬在氧化性、中性或弱還原性介質中，表面容易形成保護性鈍 化膜，使其具有很強的耐蝕性，但在還原性酸溶液或強氧化性介質中，由于表面難以形成完 整的保護性鈍化膜，耐蝕性便不夠理想，在高溫氯化物溶液中還會產生縫隙腐蝕。因此，為 了進一步提高鈦的腐蝕性，開發了典型的TA9和TA10耐蝕鈦合金，但是這兩種合金由于合 金元素濃度低，適用的介質范圍比較窄，其機械強度與純鈦相比沒有顯著的提高。
[0004] 現有技術中，還有一些針對TC4、TA9和TA10進行改進的技術，如： 中國專利CN 103045905 A公開了一種低成本鈦合金制備方法，該專利中合金成分按 重量百分比計為 A1 :0 ?3%，Cr :L 6 ?4%，Fe :1 ?2%，Si :0· 01 ?0· 13%，B :0 ?(λ 1%，余 量為鈦，其中Cr/Fe為1.6?2.0,所述鈦合金的Κβ值范圍是0.5?0.95, Κβ計算公式 如下所示：Κβ=α/αα+ C2/CK2+ C3/CK3+…+ Cn/CKn，其中Cn為合金元素在合金內的重量 含量％，CK為常用β穩定元素的臨界濃度（wt%)。將海綿鈦、鉻鐵中間合金、單值硼、鐵單質 和/或鋁豆，按所述的合金成分分層布料壓制電極，用真空自耗熔煉爐二次熔煉得到鑄錠。 該發明合金的原材料成本低，且基本力學性能與Ti-6A1-4V相當。
[0005] 中國專利CN 102061408 A公開了一種低成本鈦合金制備方法，該方法采用廉價 的Fe-Mo中間合金和Al-Mo中間合金代替昂貴的合金元素，同時向海綿鈦中添加鈦的邊角 料或殘料，利用真空自耗電弧爐熔煉制備鈦合金。本發明在增大鈦邊角料或殘料在合金制 備中所占的比例的同時采用大變形量加工等短流程加工方法，使得鈦合金的制備成本降低 30%以上。
[0006] 中國專利CN 102828058 A公開了一種低成本鈦合金制備方法，該方法為：一、 根據Ti-1. 5Fe-2. 5Mo合金的名義成分將鈦粉和MoFe中間合金粉末按配比混合均勻，得到 混合粉末；二、將混合粉末經冷等靜壓方式壓制成型，得到粉末壓坯；三、將粉末壓坯在溫 度為1250°C?1350°C的真空條件下燒結，得到Ti-1.5Fe-2. 5Mo合金。該發明采用粒度 較粗的純鈦粉為原料，大大降低了鈦粉氧含量，從而控制合金中的氧含量，進一步提高了 Ti-1. 5Fe-2. 5Mo合金零件的塑性和疲勞性能，制備的合金的相對密度達到97%以上，抗拉 強度達到850MPa以上，延伸率不小于15%，斷面收縮率不小于20%。
[0007] 中國專利CN 1962913 A公開了一種可調節性能的低成本鈦合金，該技術在 鈦中加入Al、Fe、Cr、Ni、S、B、C、Mo等八種元素，其重量百分數組成按以下公式描述： X+Y+Z+Ti=100%，其中 X=A1 彡 6%，Υ=[(0· 3 彡 Fe 彡 5%) + (0· 1 彡 Cr 彡 2%)]彡 7%，Z=[(Ni 彡 0. 5%) + (S彡1%) + (B彡0. 5%) + (Mo彡0. 8%) + (C彡0. 5%)]彡3%，按上述配置好的合金料經混合壓 制成自耗電極，在真空電弧爐中兩次熔煉制成：X、Y、Z參數任意固定一個改變另兩個能調 配出所需鈦合金的力學性能，σ b可以在350Mpa?1250Mpa內調節，δ可以在5%?30%內 調節，Ψ可以在10%?55%內調節。這樣不僅成本可大幅度下降，而且可以得到不同力學 性能的鈦合金，使鈦合金的應用領域更加廣闊。
[0008] 中國專利CN 1170767 Α公開了一種新型耐蝕鈦合金，該合金成分（按％重量計） 為：Ni=0. 3?3, Cr=0. 3?3, Μο=0· 3?3, Cu=0. 3?3及平衡量的Ti，且合金可用熔鑄壓 力加工方法或粉末冶金方法制造。該技術由于采用少量多元合金化的方法，在合金中加入 適量的Ni、Cr、Mo、Cu元素，大大提高了合金的機械強度和在各種介質中的耐蝕性，擴大了 適用介質范圍，此外合金加工性能良好，不含稀貴金屬，制造成本低，具有市場競爭力和推 廣使用價值。
[0009] 中國專利CN 101481759 A公開了一種制備含釕耐蝕鈦合金的方法，該技術不改 變原鈦及鈦合金生產工藝，僅需在電極壓制工序添加一定量的釕粉即可生產含釕鈦合金的 新冶煉工藝，生產的鈦錠釕元素分布均勻，無夾雜等冶金缺陷，具有操作簡便、成本低廉和 成分控制精確、穩定等顯著優點，解決了釕元素在鈦錠冶煉中的添加問題，生產的含釕鈦合 金材不影響其常規性能的前提下，提高了鈦材料的耐蝕性，可以滿足工業領域鈦材的使用 需要。
[0010] 中國專利CN 101476059 A公開了一種中強高塑鈦合金，該技術中由于鋁、鋯、 鑰、釩和鐵等元素的固溶強化效果，合金可保持一定的強度等級，降低合金的原材料成本， 改善了合金的冷加工性能，冷變形量增加，工藝流程縮短，相應的降低了材料的加工成本， 改善了材料的彎曲、折彎、沖壓等工藝性能，可進一步滿足用戶的成型需要。
[0011] 但是，上述專利技術僅僅是針對TC4、TA9和TA10的某一項性能進行的改進：即或 實現了成本的減低，或提高了合金的強度和塑性，或改善了合金的冷加工性能，或提高了耐 腐蝕性能，并沒有一項技術可以使鈦合金的加工在成本降低的同時，又能夠在強度、塑性、 冷加工性能和耐腐性能上同時得到提高。


【發明內容】

[0012] 本發明的目的就在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種在成本降低的同時，又 能夠在強度、塑性、冷加工性能和耐腐性能上同時得到提高的低成本中高強度耐蝕鈦合金。
[0013] 本發明的另一目的是提供上述低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法。
[0014] 為實現本發明的目的所采取的技術方案為： 一種低成本中高強度耐蝕鈦合金，其特征在于其合金成分按重量百分數計為：A1 : 3. 5% ?4. 5%，V :2· 0% ?3. 0%，Fe :1· 2% ?1. 8%，0 :0· 20% ?0· 30%，鉬族元素 Pd :0· 04% ? 0. 08%或Ru :0. 12%?0. 25%或Rh :0. 08%?0. 14%，余量為Ti，其它雜質要求元素要求為： C 彡 0· 08%，N 彡 0· 03%，Η 彡 0· 015% ; 所得合金的室溫力學性能達到：σ b :1000?llOOMpa，δ :18%?25%，Ψ :45%?60%。
[0015] 一種低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征是：首先按照合金成分配比 將海綿鈦、中間合金、TC4二次回收料、二氧化鈦和鉬族金屬粉進行混料，壓制成電極，然后 進行兩至三次真空自耗熔煉成鑄錠，鑄錠經開坯和棒坯鍛造后進行棒材、管材和板材的生 產； 上述中間合金為鋁豆、鋁釩和鐵釘的混合物。
[0016] 所述開坯和板坯鍛造采用快鍛機實現，開坯前對鑄錠表面進行涂層處理，鍛造開 坯溫度為950?1050°C，保溫1?2小時，鍛造比2?10,終鍛溫度彡800°C，棒坯鍛造溫度 為850?1000°C，保溫1?2小時，鍛造比2?6,終鍛溫度彡750°C，棒坯規格為直徑180? 300 X L mm,棒述鍛造火次為1?6火次。
[0017] 所述棒材的生產工序包括：成品鍛造和成品熱處理。
[0018] 所述管材的生產工藝包括：熱擠壓，表面處理，中間品熱處理，管材冷軋和成品熱 處理。
[0019] 所述板材的生產工藝包括：熱軋、表面處理，中間品熱處理，板材冷軋和成品熱處 理。
[0020] 所述成品鍛造采用快鍛機和精鍛機實現，鍛造加熱前首先對棒坯表面進行涂層處 理，棒坯鍛造溫度為850?1000°C，保溫1?2小時，鍛造比2?6,終鍛溫度彡750°C，棒坯 鍛造火次為1?6火次。
[0021] 所述熱擠壓是指采用擠壓方法或斜軋穿孔方法進行管坯制備，其中擠壓方法中控 制擠壓溫度為850?930°C，保溫1?3小時；斜軋穿孔方法中控制中頻加熱溫度為900? 950°C，保溫10?30分鐘。
[0022] 所述管材冷軋采用兩輥冷軋開坯一至三道次直接軋制成品，乳制速度為10?60 次/分鐘，乳制送進量為2?8mm，每一道次變形量為20?50%，總加工率為30?70%。
[0023] 所述熱軋過程中，控制開坯或一火加熱溫度為850?950°C，保溫1?2小時，總加 工率70?90%，終軋溫度彡750°C，2?4火次熱軋加熱溫度為750?880°C，保溫1?2小 時，每火次總加工率60?80%，終鍛溫度彡600°C。
[0024] 所述板材冷軋采用兩輥冷軋3?5次，道次變形量為10%?30%，總加工率為40%? 60%。
[0025] 所述中間品熱處理或成品熱處理采用真空退火熱處理方式，退火溫度為750? 850°C，保溫1?3小時，真空度不低于ΙΧΙΟ-lPa。本發明是在TC4鈦合金的基礎上提出 的一種新合金，用廉價的Fe和110 2代替昂貴的金屬V，在合金的組成上降低了成本；同時由 于Fe和0元素含量較高，在電極制備過程中又選用低等級海綿鈦和添加 TC4回收殘料，從 而進一步降低了成本，最終使得新合金的制備成本相比TC4合金降低30%以上。
[0026] 本發明的新合金經過熱處理后〇 b為1000?llOOMpa，δ為18%?25%，Ψ為 45%?60%，其強度和塑性都好于TC4合金，可以進行冷加工，可以冷軋管材、薄板和片材。
[0027] 本發明的新合金通過添加鉬族元素(鈀、釕、銠)，使得合金的耐腐蝕性性能與ΤΑ9 和ΤΑ10相當，但機械強度比純鈦高出很多。

【具體實施方式】
[0028] 下面結合實例對本發明的【具體實施方式】作詳細說明。應該理解的是，實例是用于 說明本發明而不是對本發明的限制。本發明的范圍與核心內容依據權利要求書加以確定。
[0029] 本發明的低成本中高強度耐蝕鈦合金棒材制造的工藝路線如下： 海綿欽+中間合金+TC4二次回收料+二氧化欽+鉬族金屬粉一混料一制備電極一兩 次真空自耗電弧爐溶煉一扒皮一鍛造一熱處理一機加工一精整一成品棒材。
[0030] 本發明的低成本中高強度耐蝕鈦合金板材制造的工藝路線如下： 海綿欽+中間合金+TC4二次回收料+二氧化欽+鉬族金屬粉一混料一制備電極一兩 次真空自耗電弧爐溶煉一扒皮一鍛造一機加工一涂層一熱乳一表面處理一熱處理一表面 處理一冷乳一表面處理一熱處理一精整一成品板材。
[0031] 本發明的低成本中高強度耐蝕鈦合金管材制造的工藝路線如下： 海綿欽+中間合金+TC4二次回收料+二氧化欽+鉬族金屬粉一混料一制備電極一兩 次真空自耗電弧爐溶煉一扒皮一鍛造一機加工一鉆孔一熱擠壓一表面處理一冷乳一表面 處理一熱處理一精整一成品管材。
[0032] 下述各個實施例，均采用上述工藝路線，只不過對于常規工藝的描述進行了省略， 如扒皮、機加工、表面處理、精整等工序。其中表面處理：對熱加工板坯需進行堿洗(配比為 85?95%Na0H+15?5NaN0 3，重量百分比)和酸洗（配比為HF :HN03 :H20=5?10% :30?40% : 余量，體積比）去除表面氧化皮，水洗清潔，再進行表面修磨，保證表面無肉眼可見的表面缺 陷。對熱加工管坯需進行酸洗和水洗或者堿洗、酸洗和水洗除去表面涂層或表面氧化皮(在 HF :H2S04 ENOS :Η20=1· 5?2. 5 :20 :34?39 :100 (體積比）混合液中，浸泡1?3小時)，再 進行表面扒皮(機械扒皮或手工刮料)，內表面采用鏜孔處理，鏜孔量〇. 2?1. 5mm，成品外 表面米用機械拋光的方式，磨拋量〇. 1?〇. 3mm。
[0033] 實施例1 : 本實施例合金配方為：A1 :3. 5%，V :2. 5%，Fe :1. 5%，0 :0. 25%，Pd :0. 04%，余量為 Ti 和 不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按上 述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行二次熔煉，鑄錠規格為 Φ 365 XLmm，扒皮后為Φ 350 XLmm。鑄錠先進行涂層處理，然后進行開坯和板坯鍛造，鍛造 開坯溫度為950°C，保溫1. 5小時，終鍛溫度彡800°C，板坯鍛造溫度為850°C，保溫1小時， 終鍛溫度彡750°C，板坯規格為厚度30X寬度300XL mm，板坯鍛造火次為3火次。板坯機 加祛除表面缺陷后，涂層，加熱900°C/lh，熱軋至厚度20mm的中間坯料。中間坯料經除油 處理，700°C退火、表面修磨處理后，在冷軋機上三道次最終軋制到3mm，經除油、退火堿酸洗 精整工序得到成品板材。成品板材經700°C /lh的熱處理制度后，取力性樣品進行測試，結 果：抗拉強度為1050MPa，規定非比例延伸強度950MPa，延伸率為21%，斷面收縮率為55%。 常溫下在15%鹽酸和20%硫酸中年腐蝕率分別為0. 17和0. 12mm/a。經測算成品板材的制 造成本相比同規格TC4板材的成本降低了 32%。
[0034] 實施例2 : 本實施例合金配方為：A1 :4. 0%，V :2. 5%，Fe :1. 5%，0 :0. 25%，Pd :0. 06%，余量為 Ti 和 不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按上 述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行二次熔煉，鑄錠規格為 Φ 365 XLmm，扒皮后為Φ 350 XLmm。鑄錠先進行涂層處理，然后進行開坯和板坯鍛造，鍛造 開坯溫度為950°C，保溫1. 5小時，終鍛溫度彡800°C，板坯鍛造溫度為850°C，保溫1小時， 終鍛溫度彡750°C，板坯規格為厚度30X寬度300XL mm，板坯鍛造火次為3火次。板坯機 加祛除表面缺陷后，涂層，加熱900°C/lh，熱軋至厚度20mm的中間坯料。中間坯料經除油 處理，700°C退火、表面修磨處理后，在冷軋機上三道次最終軋制到1. 5mm，經除油、退火堿酸 洗精整工序得到成品板材。成品板材經700°C /lh的熱處理制度后，取力性樣品進行測試， 結果：抗拉強度為llOOMPa，規定非比例延伸強度980MPa，延伸率為20%，斷面收縮率為54%。 常溫下在15%鹽酸和20%硫酸中年腐蝕率分別為0. 16和0. llmm/a。經測算成品板材的制 造成本相比同規格TC4板材的成本降低了 31%。
[0035] 實施例3 : 本實施例合金配方為：A1 :4. 5%，V :2. 5%，Fe :1. 5%，0 :0. 25%，Pd :0. 08%，余量為 Ti 和 不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按上 述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行二次熔煉，鑄錠規格為 Φ 365 XLmm，扒皮后為Φ 350 XLmm。鑄錠先進行涂層處理，然后進行開坯和板坯鍛造，鍛造 開坯溫度為950°C，保溫1. 5小時，終鍛溫度彡800°C，板坯鍛造溫度為850°C，保溫1小時， 終鍛溫度彡750°C，板坯規格為厚度30X寬度300XL mm，板坯鍛造火次為3火次。板坯機 加祛除表面缺陷后，涂層，加熱900°C/lh，熱軋至厚度20mm的中間坯料。中間坯料經除油 處理，700°C退火、表面修磨處理后，在冷軋機上四道次最終軋制到1mm，經除油、退火堿酸洗 精整工序得到成品板材。成品板材經750°C /lh的熱處理制度后，取力性樣品進行測試，結 果：抗拉強度為1090MPa，規定非比例延伸強度970MPa，延伸率為22%，斷面收縮率為55%。 常溫下在15%鹽酸和20%硫酸中年腐蝕率分別為0. 17和0. 13mm/a。經測算成品板材的制 造成本相比同規格TC4板材的成本降低了 30. 5%。
[0036] 實施例4 : 本實施例合金配方為：A1 :3. 9%，V :2. 6%，Fe :1. 2%，0 :0. 3%，Ru :0. 08%，余量為 Ti 和 不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按上 述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行二次熔煉，鑄錠規格為 Φ625 X Lmm，扒皮后為Φ 590 X Lmm。鑄錠經1000°C加熱，保溫1. 5小時，3火次鍛至Φ 220_ 的擠壓管坯用棒材。棒坯經鉆孔后，在3500噸擠壓機上加熱900°C /1. 5h，擠壓成Φ 70 X 8mm 的管坯，管坯經酸洗、750°C /lh退火、矯直和精整工序得到冷軋管材坯料。采用兩輥冷軋開 坯兩道次，多輥直接冷軋成Φ38Χ1. 2_成品管材。管坯或半成品管內表面使用氯化石蠟、 外表面使用機油和石蠟混合液進行潤滑，乳制速度為10?60次/分鐘，乳制送進量為2? 8mm，每一道次變形量為20?50%，總加工率為30?70%。成品管材經700°C /lh的熱處理 制度后，取力性樣品進行測試，結果：抗拉強度為llOOMPa，規定非比例延伸強度970MPa，延 伸率為24%，斷面收縮率為60%。常溫下在15%鹽酸和20%硫酸中年腐蝕率分別為0. 11和 0. 09mm/a。經測算成品管材的制造成本相比同規格TC4管材的成本降低了 35%。
[0037] 實施例5 : 本實施例合金配方為：A1 :3. 9%，V :2. 6%，Fe :1. 5%，0 :0. 3%，Ru :0. 10%，余量為 Ti 和不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按 上述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行二次熔煉，鑄錠規格 為〇625XLmm，扒皮后為〇590XLmm。鑄錠經1000°C加熱，保溫1.5小時，3火次鍛至 Φ220mm的擠壓管坯用棒材。棒坯經鉆孔后，在3500噸擠壓機上加熱930°C /1.5h，擠壓 成Φ 120 X 10mm的管坯，管坯經酸洗、800°C /lh退火、矯直和精整工序得到冷軋管材坯料。 采用兩輥冷軋開坯兩道次，多輥直接冷軋成Φ89Χ3. 5mm成品管材。管坯或半成品管內表 面使用氯化石蠟、外表面使用機油和石蠟混合液進行潤滑，乳制速度為10?60次/分鐘， 軋制送進量為2?8mm，每一道次變形量為20?50%，總加工率為30?70%。成品管材經 750°C /lh的熱處理制度后，取力性樣品進行測試，結果：抗拉強度為1080MPa，規定非比例 延伸強度950MPa，延伸率為23%，斷面收縮率為58%。常溫下在15%鹽酸和20%硫酸中年腐 蝕率分別為〇. 09和0. llmm/a。經測算成品管材的制造成本相比同規格TC4管材的成本降 低了 36%。
[0038] 實施例6 : 本實施例合金配方為：A1 :3. 9%，V :2. 6%，Fe :1. 8%，0 :0. 3%，Ru :0. 14%，余量為 Ti 和 不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按上 述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行二次熔煉，鑄錠規格為 Φ625 X Lmm，扒皮后為Φ 590 X Lmm。鑄錠經1000°C加熱，保溫1. 5小時，4火次鍛至Φ 155_ 的擠壓管坯用棒材。棒坯經鉆孔后，在3500噸擠壓機上加熱850°C /1. 5h，擠壓成Φ48 X 5mm 的管坯，管坯經酸洗、700°C /lh退火、矯直和精整工序得到冷軋管材坯料。采用兩輥冷軋開 坯四道次，多輥兩道次直接冷軋成Φ8Χ0. 5mm成品管材。管坯或半成品管內表面使用氯 化石蠟、外表面使用機油和石蠟混合液進行潤滑，乳制速度為10?60次/分鐘，乳制送進 量為2?8mm，每一道次變形量為20?50%，總加工率為30?70%。成品管材經700°C /lh 的熱處理制度后，取力性樣品進行測試，結果：抗拉強度為1070MPa，規定非比例延伸強度 930MPa，延伸率為26%，斷面收縮率為60%。常溫下在15%鹽酸和20%硫酸中年腐蝕率分別 為0. 10和0. 10mm/a。經測算成品管材的制造成本相比同規格TC4管材的陳本降低了 33%。
[0039] 實施例7 : 本實施例合金配方為：A1 :3. 9%，V :2. 0%，Fe :1. 5%，0 :0. 2%，Pd :0. 12%，余量為 Ti 和 不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按上 述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行三次熔煉，鑄錠規格為 Φ 920 X Lmm，扒皮后為Φ 890 X Lmm。采用快鍛機對鑄錠進行開坯和棒坯鍛造，開坯加熱前對 鑄錠表面進行涂層處理，鍛造開坯溫度為1050°C，保溫2小時，終鍛溫度> 800°C，棒坯鍛造 溫度為l〇〇〇°C，保溫2小時，終鍛溫度彡750°C，棒坯規格為直徑300XL mm，棒坯鍛造火次 為2火次。采用快鍛機進行成品棒材鍛造，加熱前對棒坯表面進行涂層處理，棒坯鍛造溫度 為950°C，保溫2小時，終鍛溫度彡750°C，成品棒材規格為直徑120XL mm，棒坯鍛造火次 為2火次。成品棒材經840°C /lh的熱處理制度后，取力性樣品進行測試，結果：抗拉強度 為1080MPa，規定非比例延伸強度950MPa，延伸率為22%，斷面收縮率為50%。常溫下在15% 鹽酸和20%硫酸中年腐蝕率分別為0. 12和0. llmm/a。經測算成品棒材的制造成本相比同 規格TC4棒材的成本降低了 35%。
[0040] 實施例8 : 本實施例合金配方為：A1 :3. 9%，V :2. 5%，Fe :1. 5%，0 :0. 2%，Pd :0. 20%，余量為 Ti 和 不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按上 述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行三次熔煉，鑄錠規格為 Φ 920 X Lmm，扒皮后為Φ 890 X Lmm。采用快鍛機對鑄錠進行開坯和棒坯鍛造，開坯加熱前對 鑄錠表面進行涂層處理，鍛造開坯溫度為1050°C，保溫2小時，終鍛溫度> 800°C，棒坯鍛造 溫度為950°C，保溫1. 5小時，終鍛溫度彡750°C，棒坯規格為直徑180 X L mm，棒坯鍛造火次 為3火次。采用快鍛機進行成品棒材鍛造，加熱前對棒坯表面進行涂層處理，棒坯鍛造溫度 為8501：，保溫1.5小時，終鍛溫度彡7501：，成品棒材規格為直徑80\1^臟，棒坯鍛造火次 為2火次。成品棒材經820°C /lh的熱處理制度后，取力性樣品進行測試，結果：抗拉強度 為1090MPa，規定非比例延伸強度970MPa，延伸率為23%，斷面收縮率為52%。常溫下在15% 鹽酸和20%硫酸中年腐蝕率分別為0. 11和0. 12mm/a。經測算成品棒材的制造成本相比同 規格TC4棒材的成本降低了 36%。
[0041] 實施例9: 本實施例合金配方為：A1 :3. 9%，V :3. 0%，Fe :1. 5%，0 :0. 2%，Pd :0. 25%，余量為 Ti 和 不可避免的雜質，采用二級海綿鈦，二氧化鈦、TC4二次回收料、A1-V、鋁豆和鐵釘，按上 述重量百分比配料、混料、壓制成電極，在真空自耗電弧爐中進行三次熔煉，鑄錠規格為 Φ 920 X Lmm，扒皮后為Φ 890 X Lmm。采用快鍛機對鑄錠進行開坯和棒坯鍛造，開坯加熱前對 鑄錠表面進行涂層處理，鍛造開坯溫度為1050°C，保溫2小時，終鍛溫度> 800°C，棒坯鍛造 溫度為950°C，保溫1. 5小時，終鍛溫度彡750°C，棒坯規格為直徑180 X L mm，棒坯鍛造火次 為3火次。采用精鍛機進行成品棒材鍛造，加熱前對棒坯表面進行涂層處理，棒坯鍛造溫度 為850°C，保溫1. 5小時，終鍛溫度彡750°C，成品棒材規格為直徑30XL mm，棒坯鍛造火次 為3火次。成品棒材經800°C /lh的熱處理制度后，取力性樣品進行測試，結果：抗拉強度 為llOOMPa，規定非比例延伸強度980MPa，延伸率為22%，斷面收縮率為50%。常溫下在15% 鹽酸和20%硫酸中年腐蝕率分別為0. 13和0. 09mm/a。經測算成品棒材的制造成本相比同 規格TC4棒材的成本降低了 37%。
【權利要求】
1. 一種低成本中高強度耐蝕鈦合金，其特征在于其合金成分按重量百分數計為：A1 : 3. 5% ?4. 5%，V :2· 0% ?3. 0%，Fe : 1. 2% ?1. 8%，0 :0· 20% ?0· 30%，鉬族元素 Pd :0· 04% ? 0. 08%或Ru :0. 12%?0. 25%或Rh :0. 08%?0. 14%，余量為Ti，其它雜質要求元素要求為： C 彡 0· 08%，N 彡 0· 03%，Η 彡 0· 015% ; 所得合金的室溫力學性能達到：σ b :1000?llOOMpa，δ :18%?25%，Ψ :45%?60%。
2. 按照權利要求1所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征是：首先按 照合金成分配比將海綿鈦、中間合金、TC4二次回收料、二氧化鈦和鉬族金屬粉進行混料，壓 制成電極，然后進行兩至三次真空自耗熔煉成鑄錠，鑄錠經開坯和棒坯鍛造后進行棒材、管 材和板材的生產； 上述中間合金為鋁豆、鋁釩和鐵釘的混合物。
3. 按照權利要求2所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述開 坯和板坯鍛造采用快鍛機實現，開坯前對鑄錠表面進行涂層處理，鍛造開坯溫度為950? 1050°C，保溫1?2小時，鍛造比2?10,終鍛溫度彡800°C，棒坯鍛造溫度為850?1000°C， 保溫1?2小時，鍛造比2?6，終鍛溫度彡750°C，棒坯規格為直徑180?300 X L謹，棒坯 鍛造火次為1?6火次。
4. 按照權利要求2所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述棒 材的生產工序包括：成品鍛造和成品熱處理。
5. 按照權利要求2所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述管 材的生產工藝包括：熱擠壓，表面處理，中間品熱處理，管材冷軋和成品熱處理。
6. 按照權利要求2所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述板 材的生產工藝包括：熱軋、表面處理，中間品熱處理，板材冷軋和成品熱處理。
7. 按照權利要求4所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述成 品鍛造采用快鍛機和精鍛機實現，鍛造加熱前首先對棒坯表面進行涂層處理，棒坯鍛造溫 度為850?1000°C，保溫1?2小時，鍛造比2?6,終鍛溫度彡750°C，棒坯鍛造火次為1? 6火次。
8. 按照權利要求5所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述 熱擠壓是指采用擠壓方法或斜軋穿孔方法進行管坯制備，其中擠壓方法中控制擠壓溫度為 850?930°C，保溫1?3小時；斜軋穿孔方法中控制中頻加熱溫度為900?950°C，保溫 10?30分鐘。
9. 按照權利要求5所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述管 材冷軋采用兩輥冷軋開坯一至三道次直接軋制成品，乳制速度為10?60次/分鐘，乳制送 進量為2?8mm，每一道次變形量為20?50%，總加工率為30?70%。
10. 按照權利要求6所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述 熱軋過程中，控制開坯或一火加熱溫度為850?950°C，保溫1?2小時，總加工率70? 90%，終軋溫度彡750°C，2?4火次熱軋加熱溫度為750?880°C，保溫1?2小時，每火次 總加工率60?80%，終鍛溫度彡600°C。
11. 按照權利要求6所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在于所述 板材冷軋采用兩輥冷軋3?5次，道次變形量為10%?30%，總加工率為40%?60%。
12. 按照權利要求4、5或6所述的低成本中高強度耐蝕鈦合金的加工方法，其特征在 于所述中間品熱處理或成品熱處理采用真空退火熱處理方式，退火溫度為750?850°C，保 溫1?3小時，真空度不低于1 X 10-lPa。
【文檔編號】C22F1/18GK104152744SQ201410321947
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】李永林, 朱寶輝, 劉守田, 胡革全, 湯泉樂, 沈立華, 孟鑫, 馬樂, 王培軍 申請人:寧夏東方鉭業股份有限公司