一种高强高拉伸塑性的钛基轻质高温合金及制备和应用

1.一种高强高拉伸塑性的钛基轻质高温合金的制备方法，其特征在于，所述钛基轻质高温合金的化学式为Ti 50 V 14.8 Nb 15 Al 10 Cr 5 Zr 5 Si 0.2 ，合金的室温抗拉强度为1116 MPa，拉伸塑性为7.5%，800℃抗拉强度为606 MPa，拉伸塑性为47%，密度为5.392 g·cm -3 ；所制备的合金主要由BCC相构成，纳米级析出相均匀分布在基体中；所述方法具体包括以下步骤：S1）按照设计配比，根据各个原料的原子百分比将其换算成质量比各元素所需质量，进行配料；S2）将S1）称量好的原料根据其熔点高低依照由低到高的顺序以及钛锭放入非自耗真空电弧炉的铜坩埚中，易挥发元素置于下层；然后对炉腔进行抽真空排氧；当低真空度达到1.0 10 0 -5.0 × 10 0 Pa时，关闭低真空阀门；打开高真空阀门，抽高真空，当高真空度达到1.0 × 10 -4 -8.0 × 10 -4 Pa后，关闭高真空阀门，并向炉腔内充入高纯氩气至0.047 MPa±0.002 MPa，如此反复至少两次；S3）在高纯氩气的保护下进行起弧熔炼，首先熔化钛锭，再对各组分的合金原料进行熔炼、冷却得到合金铸锭，将得到的合金铸锭熔化后将其滴铸或浇铸到水冷铜模中，最终获得钛基轻质高温合金。 2.一种高强高拉伸塑性的钛基轻质高温合金的制备方法，其特征在于，所述钛基轻质高温合金的化学式为Ti 50 V 14.6 Nb 15 Al 10 Cr 5 Zr 5 Si 0.4 ，合金的室温抗拉强度为1190 MPa，拉伸塑性为11%，800℃抗拉强度为697 MPa，拉伸塑性为61%，密度为5.383 g·cm -3 ；所制备的合金主要由BCC相构成，纳米级析出相均匀分布在基体中；所述方法具体包括以下步骤：S1）按照设计配比，根据各个原料的原子百分比将其换算成质量比各元素所需质量，进行配料；S2）将S1）称量好的原料根据其熔点高低依照由低到高的顺序以及钛锭放入非自耗真空电弧炉的铜坩埚中，易挥发元素置于下层；然后对炉腔进行抽真空排氧；当低真空度达到1.0 10 0 -5.0 × 10 0 Pa时，关闭低真空阀门；打开高真空阀门，抽高真空，当高真空度达到1.0 × 10 -4 -8.0 × 10 -4 Pa后，关闭高真空阀门，并向炉腔内充入高纯氩气至0.047 MPa±0.002 MPa，如此反复至少两次；S3）在高纯氩气的保护下进行起弧熔炼，首先熔化钛锭，再对各组分的合金原料进行熔炼、冷却得到合金铸锭，将得到的合金铸锭熔化后将其滴铸或浇铸到水冷铜模中，最终获得钛基轻质高温合金。 3.一种高强高拉伸塑性的钛基轻质高温合金的制备方法，其特征在于，所述钛基轻质高温合金的化学式为Ti 59.6 V 8 Nb 9 Al 13 Cr 5 Zr 5 Si 0.4 ，合金的室温抗拉强度为1206 MPa，拉伸塑性为12%，800℃抗拉强度为445 MPa，拉伸塑性为73%，密度为4.982 g·cm -3 ；所制备的合金主要由BCC相构成，纳米级析出相均匀分布在基体中；所述方法具体包括以下步骤：S1）按照设计配比，根据各个原料的原子百分比将其换算成质量比各元素所需质量，进行配料；S2）将S1）称量好的原料根据其熔点高低依照由低到高的顺序以及钛锭放入非自耗真空电弧炉的铜坩埚中，易挥发元素置于下层；然后对炉腔进行抽真空排氧；当低真空度达到1.0 10 0 -5.0 × 10 0 Pa时，关闭低真空阀门；打开高真空阀门，抽高真空，当高真空度达到1.0 × 10 -4 -8.0 × 10 -4 Pa后，关闭高真空阀门，并向炉腔内充入高纯氩气至0.047 MPa±0.002 MPa，如此反复至少两次；S3）在高纯氩气的保护下进行起弧熔炼，首先熔化钛锭，再对各组分的合金原料进行熔炼、冷却得到合金铸锭，将得到的合金铸锭熔化后将其滴铸或浇铸到水冷铜模中，最终获得钛基轻质高温合金。 4.一种高强高拉伸塑性的钛基轻质高温合金的制备方法，所述钛基轻质高温合金的化学式为Ti 60 V 10.4 Nb 10 Al 13 Cr 5 Si 1.6 ，合金的室温抗拉强度为1093 MPa，拉伸塑性为12%，800℃抗拉强度为352 MPa，拉伸塑性为81%，密度为4.899 g·cm -3 ；所制备的合金主要由BCC相构成，纳米级析出相均匀分布在基体中，所述方法具体包括以下步骤：S1）按照设计配比，根据各个原料的原子百分比将其换算成质量比各元素所需质量，进行配料；S2）将S1）称量好的原料根据其熔点高低依照由低到高的顺序以及钛锭放入非自耗真空电弧炉的铜坩埚中，易挥发元素置于下层；然后对炉腔进行抽真空排氧；当低真空度达到1.0 10 0 -5.0 × 10 0 Pa时，关闭低真空阀门；打开高真空阀门，抽高真空，当高真空度达到1.0 × 10 -4 -8.0 × 10 -4 Pa后，关闭高真空阀门，并向炉腔内充入高纯氩气至0.047 MPa±0.002 MPa，如此反复至少两次；S3）在高纯氩气的保护下进行起弧熔炼，首先熔化钛锭，再对各组分的合金原料进行熔炼、冷却得到合金铸锭，将得到的合金铸锭熔化后将其滴铸或浇铸到水冷铜模中，最终获得钛基轻质高温合金。 5.一种高强高拉伸塑性的钛基轻质高温合金的制备方法，其特征在于，所述钛基轻质高温合金的化学式为Ti 60 V 10.2 Nb 10 Al 13 Cr 5 Si 1.8 ，合金的室温抗拉强度为1116 MPa，拉伸塑性为10.5%，800℃抗拉强度为359 MPa，拉伸塑性为88%，密度为4.891 g·cm -3 ；所制备的合金主要由BCC相构成，纳米级析出相均匀分布在基体中，所述方法具体包括以下步骤：S1）按照设计配比，根据各个原料的原子百分比将其换算成质量比各元素所需质量，进行配料；S2）将S1）称量好的原料根据其熔点高低依照由低到高的顺序以及钛锭放入非自耗真空电弧炉的铜坩埚中，易挥发元素置于下层；然后对炉腔进行抽真空排氧；当低真空度达到1.0 10 0 -5.0 × 10 0 Pa时，关闭低真空阀门；打开高真空阀门，抽高真空，当高真空度达到1.0 × 10 -4 -8.0 × 10 -4 Pa后，关闭高真空阀门，并向炉腔内充入高纯氩气至0.047 MPa±0.002 MPa，如此反复至少两次；S3）在高纯氩气的保护下进行起弧熔炼，首先熔化钛锭，再对各组分的合金原料进行熔炼、冷却得到合金铸锭，将得到的合金铸锭熔化后将其滴铸或浇铸到水冷铜模中，最终获得钛基轻质高温合金。 6.根据权利要求1-5任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法得到的钛基轻质高温合金的密度范围为4.88-5.40 g·cm -3 ，室温下抗拉强度在843-1124 MPa，断裂延伸率大于10%，800℃下抗拉强度在230-697MPa。 7.一种如权利要求1-5任意一项所述的制备方法制备得到的钛基轻质高温合金在能源交通和航空航天领域中应用。