[00282124]新型Ti-Al-V-Fe-O 低成本高强度钛合金的研制及其板材加工关键

本项目的主要创新内容有：（1）提出了新型+Ti-Al-V-Fe-O+低成本高强度钛合金的成分设计及多元合金化理论，获得了低成本高强度钛合金的优化成分范围（wt.%）：Ti余量，Al4.5～5.5，V1.5～2.5，Fe+2.7～3.3，O+0.15～0.25。贵金属V的用量降低了50%，加入Fe元素增强β相，O元素间隙固溶，提高了合金强度，合金元素分布均匀，成分稳定。（2）提出了新型+Ti-Al-V-Fe-O+低成本高强度钛合金的真空自耗电弧熔炼（VAR）、坯料锻造、热轧/冷轧加工、强化热处理等关键技术的力学性能。轧制的热轧板材（厚度+5mm）的力学性能：抗拉强度+Rm+为+1210MPa，Rp0.2为+1166MPa，硬度值+45.2HRC；冷轧板材（厚度+2mm）的力学性能：抗拉强度+Rm+为+1071MPa，Rp0.2为+970MPa，延伸率+A50+为+8.8%，硬度值+47.5HRC。（3）提出了新型+Ti-Al-V-Fe-O+低成本高强度钛合金的真空感应熔炼炉（ISM）、热轧/冷轧加工、强化热处理等关键技术；Ti-5Al-2V-3Fe-0.2O+热轧板材经940℃×15min/AC+500℃×6h/AC+固溶时效处理后，轧制的热轧板材的力学性能为：抗拉强度+Rm+为+1260MPa，+延伸率+A50+为+8.5%。（4）提出了新型+Ti-Al-V-Fe-O+低成本高强度钛合金板材的短流程无锻轧制生产工艺：合金配料——合金包制备——电极制备——板坯轧制——强化热处理。获得的产品规格：厚度2～25mm、宽度+500～1400mm、长度+1000～5000mm。产品规格、化学成分、尺寸、性能、质量满足相关标准和用户要求，无锻轧制减少了钛合金锻压工序，缩短了工艺流程，提高了成材率，降低了加工成本。 本项目主要着眼于钛合金的低成本和高强度性能。通过降低合金中的Al、V元素含量，添加Fe、O廉价元素可以在保证合金性能的同时，降低合金的成本。以TC4和GR38作为参考对象，得到的低成本高强度钛合金成分比TC4中的V的用量最多降低了44%，比美国牌号GR38的V的用量降低了25%，比TC4中Fe元素含量提高了10倍，比GR38的Fe元素含量提高了1.25倍。抗拉强度优于TC4和GR38，防弹性能可达到欧洲标准EN1063的B4和B5级之间。