本發(fā)明涉及一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的鈦合金，特別涉及一種易于切削加工的鈦合金。

背景技術(shù)：

鈦?zhàn)鳛橐环N金屬材料，雖然比銅、鐵、鋁出現(xiàn)的晚些，但是其具有密度小、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、無(wú)磁以及良好的生物相容性等優(yōu)異的綜合性能，因此被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

鈦合金按退火后的組織特點(diǎn)可以分為α、（α+β）和β型鈦合金三大類，其中，α型鈦合金組織穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強(qiáng)，α+β型鈦合金組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，β型鈦合金可熱處理強(qiáng)化，焊接性能和壓力加工性能良好，但是由于鈦合金變形系數(shù)小、切削溫度高，刀尖應(yīng)力大、加工硬化嚴(yán)重，造成切削加工時(shí)，刀具容易磨損、崩刃等情況，從而使得切削加工質(zhì)量難以保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種易于切削加工的鈦合金，提高切削加工性能的同時(shí)還維持了鈦合金的高強(qiáng)度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種易于切削加工的鈦合金，其特征在于：各組分重量百分比含量為：鉻 3%-6.1% ，錳 1%-4% ， 鋁5.1%-8% ，硅 0.4%-1.3% ，鎂 3.7%-7% ，鉛 1.3%-2.7% ，其余由鈦構(gòu)成。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，各組分重量百分比含量為：鉻 4.2%-5.8% ，錳 2%-3.5% ，鋁 6.8%-7.5% ，硅 0.4%-1.3%，鎂 4.6%-6.3% ，鉛 1.5%-2.4% ，其余由Ti構(gòu)成。

所述一種易于切削加工的鈦合金的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取鈦 70.9%-85.5% , 鉻 3%-6.1% ，錳 1%-4% ， 鋁5.1%-8% ，硅 0.4%-1.3% ，鎂 3.7%-7% ，鉛 1.3%-2.7% ，然后將其混合， 混合均勻后形成混合原料；

（2）將混合原料壓制成電極板，然后將其置于自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，獲得坯錠一；

（3）將得到的坯錠一用氬弧焊機(jī)焊接后放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，獲得坯錠二；

（4）將步驟（3）得到的坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）的操作，獲得坯錠三；

（5）將步驟（4）得到的坯錠三加熱到780℃-830℃，然后將其軋制成鈦合金坯材；

（6）將步驟（5）得到的鈦合金坯材加熱到1500℃-1650℃，然后停止加熱10-15分鐘，然后再將鈦合金坯材加熱至1350℃-1400℃，然后保溫3-5小時(shí)，保溫處理結(jié)束后使鈦合金坯材隨爐冷卻，制得易于切削加工的鈦合金。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明所述的一種易于切削加工的鈦合金，加入鎂、鋁和少量鉛等金屬，采用真空自耗電極電弧熔煉技術(shù)，反復(fù)進(jìn)行三次熔煉，使金屬材料更好地實(shí)現(xiàn)脫氣、除氧和清楚雜質(zhì)的過(guò)程，從而獲得純凈的金屬材料坯錠；高的熔化速率和電弧加熱區(qū)的精確控制，保證熔化金屬凝固方向的一致性，大大提高了材料的金屬性能，使鈦合金易于切削加工；之后進(jìn)行雙重退火，保證鈦合金中結(jié)晶粒不增大的情況下使再結(jié)晶充分進(jìn)行，改善了鈦合金的塑性和組織穩(wěn)定性，使鈦合金在提高切削加工性能的同時(shí)還維持了鈦合金的高強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施方式的描述對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但這并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種修改或改進(jìn)，但只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例所述的一種易于切削加工的鈦合金，各組分重量百分比含量為：一級(jí)海綿鈦 78.5% ，鉻 4.5% ，錳 2% ， 鋁6.7% ， 硅 0.8% ， 鎂 5.5% ，鉛 2% 。

本實(shí)施例所述一種易于切削加工的鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取鈦 78.5% , 鉻 4.5% ，錳 2% ，鋁6.7% ，硅 0.8% ，鎂 5.5% ，鉛 2% ，然后將其混合， 混合均勻后形成混合原料；

（2）將混合原料壓制成電極板，然后將其置于自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，獲得坯錠一；

（3）將得到的坯錠一用氬弧焊機(jī)焊接后放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，獲得坯錠二；

（4）將步驟（3）得到的坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）的操作，獲得坯錠三；

（5）將步驟（4）得到的坯錠三加熱到800℃，然后將其軋制成鈦合金坯材；

（6）將步驟（5）得到的鈦合金坯材加熱到1600℃，然后停止加熱13分鐘，然后再將鈦合金坯材加熱至1380℃，然后保溫4小時(shí)，保溫處理結(jié)束后使鈦合金坯材隨爐冷卻，制得易于切削加工的鈦合金。

性能測(cè)試：

選取實(shí)施例1中制得的鈦合金材料30件，進(jìn)行金屬性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：

所選30件材料均達(dá)到下列指標(biāo)：

室溫拉伸強(qiáng)度Rm≥950MPa，A5≥8，Z≥21%;

高溫蠕變性能600℃/150Mpa/100h條件下殘余變形≤0.25%；

室溫下對(duì)所選鈦合金材料進(jìn)行切削加工，其中28件鈦合金材料均可以正常切削加工，沒(méi)有出現(xiàn)材料斷裂、刀具卡阻、刀具崩刃等現(xiàn)象，有1件鈦合金材料出現(xiàn)刀具明顯磨損的現(xiàn)象，另外一件出現(xiàn)刀具卡阻的現(xiàn)象。

加熱至600℃時(shí)對(duì)所選鈦合金材料進(jìn)行切削加工，其中29件鈦合金材料均可以正常切削加工，沒(méi)有出現(xiàn)材料斷裂、刀具卡阻、刀具崩刃等現(xiàn)象，有1件鈦合金材料出現(xiàn)輕微裂紋。

實(shí)施例2

本實(shí)施例采用優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的一種易于切削加工的鈦合金，各組分重量百分比含量為：一級(jí)海綿鈦 76.8% ，鉻 4.8% ，錳2.6% ， 鋁7.1% ， 硅 0.9% ， 鎂 5.7% ，鉛 1.8% 。

本實(shí)施例所述一種易于切削加工的鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取鈦 76.8% , 鉻 4.8% ，錳 2.6% ，鋁7.1% ，硅 0.9% ，鎂 5.7% ，鉛 1.8% ，然后將其混合， 混合均勻后形成混合原料；

（2）將混合原料壓制成電極板，然后將其置于自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，獲得坯錠一；

（3）將得到的坯錠一用氬弧焊機(jī)焊接后放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，獲得坯錠二；

（4）將步驟（3）得到的坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）的操作，獲得坯錠三；

（5）將步驟（4）得到的坯錠三加熱到805℃，然后將其軋制成鈦合金坯材；

（6）將步驟（5）得到的鈦合金坯材加熱到1590℃，然后停止加熱14分鐘，然后再將鈦合金坯材加熱至1370℃，然后保溫3.8小時(shí)，保溫處理結(jié)束后使鈦合金坯材隨爐冷卻，制得易于切削加工的鈦合金。

性能測(cè)試：

選取實(shí)施例2中制得的鈦合金材料30件，進(jìn)行金屬性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：

所選30件材料均達(dá)到下列指標(biāo)：

室溫拉伸強(qiáng)度Rm≥960MPa，A5≥8，Z≥22%;

高溫蠕變性能600℃/150Mpa/100h條件下殘余變形≤0.24%；

室溫下對(duì)所選鈦合金材料進(jìn)行切削加工，其中29件鈦合金材料均可以正常切削加工，沒(méi)有出現(xiàn)材料斷裂、刀具卡阻、刀具崩刃等現(xiàn)象，有1件鈦合金材料出現(xiàn)刀具明顯磨損的現(xiàn)象。

加熱至600℃時(shí)對(duì)所選鈦合金材料進(jìn)行切削加工，30件鈦合金材料均可以正常切削加工，沒(méi)有出現(xiàn)材料斷裂、刀具卡阻、刀具崩刃和刀具明顯磨損等現(xiàn)象。

實(shí)施例3

本實(shí)施例所述的一種易于切削加工的鈦合金，各組分重量百分比含量為：一級(jí)海綿鈦 85.5% ，鉻 3% ，錳 1% ， 鋁5.1% ， 硅 0.4% ， 鎂 3.7% ，鉛 1.3% 。

本實(shí)施例所述一種易于切削加工的鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取鈦 85.5% , 鉻 3% ，錳 1% ，鋁5.1% ，硅 0.4% ，鎂 3.7% ，鉛 1.3% ，然后將其混合， 混合均勻后形成混合原料；

（2）將混合原料壓制成電極板，然后將其置于自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，獲得坯錠一；

（3）將得到的坯錠一用氬弧焊機(jī)焊接后放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，獲得坯錠二；

（4）將步驟（3）得到的坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）的操作，獲得坯錠三；

（5）將步驟（4）得到的坯錠三加熱到780℃，然后將其軋制成鈦合金坯材；

（6）將步驟（5）得到的鈦合金坯材加熱到1500℃，然后停止加熱10分鐘，然后再將鈦合金坯材加熱至1350℃，然后保溫3小時(shí)，保溫處理結(jié)束后使鈦合金坯材隨爐冷卻，制得易于切削加工的鈦合金。

性能測(cè)試：

選取實(shí)施例3中制得的鈦合金材料30件，進(jìn)行金屬性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：

所選30件材料均達(dá)到下列指標(biāo)：

室溫拉伸強(qiáng)度Rm≥930MPa，A5≥9，Z≥21%;

高溫蠕變性能600℃/150Mpa/100h條件下殘余變形≤0.28%；

室溫下對(duì)所選鈦合金材料進(jìn)行切削加工，其中27件鈦合金材料均可以正常切削加工，沒(méi)有出現(xiàn)材料斷裂、刀具卡阻、刀具崩刃等現(xiàn)象，有1件鈦合金材料出現(xiàn)刀具明顯磨損的現(xiàn)象，有1件鈦合金材料出現(xiàn)微小裂紋，另外一件出現(xiàn)刀具卡阻的現(xiàn)象。

加熱至600℃時(shí)對(duì)所選鈦合金材料進(jìn)行切削加工，其中28件鈦合金材料均可以正常切削加工，沒(méi)有出現(xiàn)材料斷裂、刀具卡阻、刀具崩刃等現(xiàn)象，有2件鈦合金材料出現(xiàn)刀具明顯磨損的現(xiàn)象。

實(shí)施例4

本實(shí)施例所述的一種易于切削加工的鈦合金，各組分重量百分比含量為：一級(jí)海綿鈦 70.9% ，鉻 6.1% ，錳 4% ， 鋁8% ， 硅 1.3% ， 鎂 7% ，鉛 2.7% 。

本實(shí)施例所述一種易于切削加工的鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量百分比稱取鈦 70.9% , 鉻 6.1% ，錳 4% ，鋁 8% ，硅 1.3% ，鎂 7% ，鉛 2.7% ，然后將其混合， 混合均勻后形成混合原料；

（2）將混合原料壓制成電極板，然后將其置于自耗電極熔煉爐中，爐中自耗電極底部和坩堝底部之間形成電弧，然后迅速產(chǎn)生一個(gè)金屬熔池，電極板在其中進(jìn)行熔煉，獲得坯錠一；

（3）將得到的坯錠一用氬弧焊機(jī)焊接后放入自耗電極熔煉爐內(nèi)進(jìn)行二次熔煉，獲得坯錠二；

（4）將步驟（3）得到的坯錠二再次進(jìn)行步驟（3）的操作，獲得坯錠三；

（5）將步驟（4）得到的坯錠三加熱到830℃，然后將其軋制成鈦合金坯材；

（6）將步驟（5）得到的鈦合金坯材加熱到1650℃，然后停止加熱15分鐘，然后再將鈦合金坯材加熱至1400℃，然后保溫5小時(shí)，保溫處理結(jié)束后使鈦合金坯材隨爐冷卻，制得易于切削加工的鈦合金。

性能測(cè)試：

選取實(shí)施例4中制得的鈦合金材料30件，進(jìn)行金屬性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：

所選30件材料均達(dá)到下列指標(biāo)：

室溫拉伸強(qiáng)度Rm≥965MPa，A5≥9，Z≥23%;

高溫蠕變性能600℃/150Mpa/100h條件下殘余變形≤0.23%；

室溫下對(duì)所選鈦合金材料進(jìn)行切削加工，其中27件鈦合金材料均可以正常切削加工，沒(méi)有出現(xiàn)材料斷裂、刀具卡阻、刀具崩刃等現(xiàn)象，有3件鈦合金材料出現(xiàn)微小裂紋。

加熱至600℃時(shí)對(duì)所選鈦合金材料進(jìn)行切削加工，其中28件鈦合金材料均可以正常切削加工，沒(méi)有出現(xiàn)材料斷裂、刀具卡阻、刀具崩刃等現(xiàn)象，有1件鈦合金材料出現(xiàn)出現(xiàn)微小裂紋，還有1件出現(xiàn)刀具卡阻的現(xiàn)象。

本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。