一种高硬度铸造用钛合金及制备方法

摘要

一种高硬度铸造用钛合金，是以Ti为基体，其特征是主要化学成分按质量百分比计A1为5.5～7.0％、Zr为1.5～2.5％、Mo为0.5～2.0％、V为0.8～2.5％、Cr为1.5～4％；杂质元素含量控制在C≤0.10％、Si≤0.15％、Fe≤0.25％、N≤0.05％、H≤0.015％、O≤0.15％，余量为Ti。本合金所具有的硬度值与常规钛合金硬度值相比，能稳定控制在HRC38～42范围内，硬度高，且具有良好的综合力学性能，可用于要求具有一定硬度和良好综合力学性能的钛合金部件的研制和生产。

主权项

一种高硬度铸造用钛合金的制备方法，该高硬度铸造用钛合金是以Ti为基体，其特征在于化学成分按质量百分比计Al为5.5～7.0％、Zr为1.5～2.5％、Mo为0.5～2.0％、V为0.8～2.5％、Cr为1.5～4％，杂质元素含量控制在C≤0.10％、Si≤0.15％、Fe≤0.25％、N≤0.05％、H≤0.015％、O≤0.15％，余量为Ti；包括下述工艺步骤：采用水冷铜坩埚真空自耗凝壳炉进行熔配1)合金电极制备以BT20棒材及金属铬作为原材料，BT20钛合金名义成分为Ti‑6Al‑2Zr‑1Mo‑1V的钛合金，经清洁化处理后，将金属铬采用机械粉碎的方法碎化成一定颗粒的金属砂，尺寸要求＜1mm，并在BT20锭子上采用钻床打眼，眼大小Φ10～20mm，深度0.5～0.8R，均匀分布于锭子中下部；将金属铬粉末或颗粒按一定配比装入锭子上的孔中，采用BT20焊条用钨极氩弧焊进行封闭，组焊成自耗电极，其中R为BT20锭子半径；2)装炉坩埚的法兰盘、内壁和底座用砂纸打磨光滑，用脱脂棉擦干净，检查坩埚的法兰盘与内壁的焊缝及其各部分的表面有无被电弧击中的烧伤痕迹或凹坑，用BT20电极残头切片放在坩埚底部作为底垫，在底垫上放置30mm高的BT20三角形引弧料，自耗电极与坩埚内壁之间的周围间隙保持一致，30～40mm；3)熔炼将自耗电极装入真空自耗电弧凝壳炉中，启动真空机组，抽至高真空后起弧熔炼，熔炼控制参数：①电压38～40V，电流12000～18000A；②真空度控制在：2×10‑2Pa；③自耗电极与坩埚内壁的间隙：＞30mm；④冷却水水压：0.4MPa，坩埚进水口水温：19℃，坩埚出水口水温：38℃；合金锭熔炼完成后进行锻造开坯，采用上述熔炼工艺重熔2～3次，确保成分均匀。