專利名稱：一種鈦三鋁基合金及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高溫鈦合金。
背景技術：
隨著航空發動機的推重比要求不斷提高，需減輕重量，取代部分鎳基高溫合金，Ti3Al基合金擁有富于競爭力的高的比彈性模量、低比重和高蠕變抗力等優勢，在600℃～750℃溫區具有很大的應用潛力。
然而Ti3Al基合金中的α2相室溫塑性差，限制了它的應用。通過添加Nb等β穩定元素引入塑性好的β/B2體心相，美國發展出第一代Ti3Al基合金Ti-24Al-11Nb(Blackburn和Smith1978)和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo(亦稱超α2合金，Blackburn和Smith1982)。但是這種(α2+β/B2)兩相Ti3Al基合金還不能滿足高溫熱穩定性和蠕變抗力的要求。
隨著Nb含量的增加，發展了以Ti2AlNb(O相)為基的O相合金；研究表明O相合金的室溫塑性和高溫強度及蠕變抗力與第一代Ti3Al基合金相比大幅度提高，典型的合金成分如Ti-22Al-23Nb和Ti-22Al-27Nb(at.％)；然而過高的Nb含量也使合金的比重增大，導致合金的熔煉和均勻化比較困難且制造成本升高。
發明內容
本發明的目的是研制一種擁有良好匹配的室溫塑性和高溫強度，且比重介于第一代Ti3Al基合金和Ti2AlNb(O相)合金之間的Ti3Al基合金。
本發明提供一種Ti3Al基合金，其特征在于該合金成分的原子百分比為鋁22～25％，鈮15～18％，鉬0.1～1.5，余量鈦以及不可避免的雜質。
本發明提供的Ti3Al基合金可含有鉬，鉬的原子百分比優選為0.1～0.9。
本發明還提供上述Ti3Al合金的制備方法，包括熔煉、鑄錠、開坯、鍛造和熱處理，其特征在于用真空自耗爐熔煉三遍，熱處理制度為加熱到900～1100℃，保溫0.5～1.5小時，空冷；加熱到800～850℃，保溫1.5～2.5小時，空冷。
本發明提供的Ti3Al合金制備方法所獲得的合金的優點在于擁有良好匹配的室溫塑性(大于6％)和高溫強度(650℃屈服強度大于550MPa)，且比重介于第一代Ti3Al基合金(4.7g/cm3)和Ti2AlNb(O相)合金(5.5g/cm3)之間。
具體實施例方式實施例1合金成分分別為Ti-24Al-15Nb-0.5Mo、Ti-24Al-16Nb、Ti-24Al-17Nb-0.5Mo和Ti-22Al-26Nb。
實驗合金均用真空自耗爐熔煉三遍，得到的鑄錠經過β/B2單相區開坯，再經(α2+β/B2)兩相鍛造，然后進行熱處理，熱處理制度是加熱到1000℃，保溫1小時，空冷；加熱到820℃，保溫2小時，空冷。
不同Nb含量對Ti3Al合金典型性能的影響，測試的典型性能包括室溫和650℃力學拉伸性能列入表1。
由表1看出，Nb含量在15-17(原子)％之間的三個合金(No.1，No.2，No.3)都有良好的室溫塑性，而Ti-22Al-26Nb合金的室溫塑性較差。
具體實施例方式第一步粘結前準備取待修復的若干成對碳剎車盤(簡稱碳盤)，均分別將其兩端面用車床車平，其中一面用車床慢速車毛或者用磨床磨毛，用細軟布將碳盤浮灰擦干凈后，再用工業酒精清洗干凈，烘干干燥后帶涂膠。
配制粘結劑取下面粘結劑十個重量百分比(％)組份
在常溫下取上述粘結劑十個組份中任意一組分，其中酚醛樹脂粘度(20℃)1.53P.s；固體含量(80±3)％，游離酚＜21％。其它組份均為固體，粒度為超細粉納米級，用無水乙醇溶液溶解酚醛樹脂成薄糊狀，兩者重量比例為無水乙醇∶酚醛樹脂＝10∶40＝1∶4，另外將B4C、SiO2、Si及B2O3粒度均為超細粉納米級粉末先混合均勻后，再加入到薄糊狀樹脂中，攪拌均勻待用。
第二步粘結
由表2看出，添加Mo的Ti3Al基合金(如No.2，No.3和No.4)的高溫強度明顯提高。但當Mo含量大于1at％時，合金(如No.3，No.4和No.5)的室溫塑性都較差低于6％，Ti3Al基合金中Mo含量的范圍應在1at％以下。
實施例3合金成分是Ti-24Al-16Nb-xMo(原子百分比，x＝0.2，0.5，0.8)。
制備方法同實施例1。
優選Mo含量的Ti3Al基合金的典型性能列入表3。
表3優選Mo含量的Ti3Al基合金典型的性能
由表3看出Mo含量的范圍在0.5％時，Ti3Al基合金具有良好匹配的室溫塑性(大于6％)和高溫強度(650℃屈服強度大于550MPa)。
權利要求
1.一種Ti3Al合金，其特征在于該合金成分的原子百分比為鋁22～25％，鈮15～18％，鉬0.1～1.5％，余量的鈦以及不可避免的雜質。
2.按照權利要求1所述的Ti3Al合金，其特征在于成分中鉬含量為0.1～0.9％。
3.一種權利要求1或2所述Ti3Al合金的制備方法，包括熔煉、鑄錠、開坯、鍛造和熱處理，其特征在于用真空自耗爐熔煉三遍，熱處理制度為加熱到900～1100℃，保溫/0.5～1.5小時，空冷；加熱到800～850℃，保溫/1.5～2.5小時，空冷。
全文摘要
本發明提供一種Ti
文檔編號C22C14/00GK1632147SQ20031011945
公開日2005年6月29日 申請日期2003年12月24日 優先權日2003年12月24日
發明者盧斌, 崔玉友, 楊銳 申請人:中國科學院金屬研究所