一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，锻造组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯，采用箱式电阻炉将钛合金棒坯在β相区进行加热保温；并通过斜轧穿孔机将加热后的钛合金棒坯轧制为管坯；将轧制的管坯热处理，用矫直机进行热矫直；将热矫直后的管坯内表面进行镗孔处理，得到成品钛合金管材；本发明专利技术通过对钛合金化学成分的控制，主要是间隙元素O、Fe的控制，大变形锻轧，加工时合理选择加热和轧制温度，以及后续的去应力退火，Ti6Al4V管材可获得高强度，同时通过热矫直及机加工参数的合理控制，制备的管材表面质量好、壁厚均匀度高，塑性优良，该方法特别适合中规格高强Ti6Al4V钛合金管材的生产。

Preparation method of Ti6Al4V titanium alloy tube with high strength and high precision

The invention discloses a processing method of high strength and high precision Ti6Al4V titanium alloy pipe, forging Ti6Al4V titanium alloy bar with uniform and fine microstructure, heating and holding titanium alloy bar in the beta phase area by box type resistance furnace, and rolling titanium alloy bar after heating by rolling piercer to tube blank; the rolled tube is rolled. The hot straightening machine is used for heat straightening, and the inner surface of the tube blank after heat straightening is boring and the finished titanium alloy pipe is obtained. By controlling the chemical composition of the titanium alloy, the invention is mainly controlled by the gap element O and Fe, the large deformation forging and rolling, the reasonable selection of heating and rolling temperature during processing, and the follow-up. With stress annealing, Ti6Al4V pipes can obtain high strength. At the same time, through the reasonable control of heat straightening and machining parameters, the surface quality of the tubes is good, the wall thickness uniformity is high, and the plasticity is excellent. This method is especially suitable for the production of medium high strength Ti6Al4V titanium alloy pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法
本专利技术属于有色金属加工
，具体涉及一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法。
技术介绍
钛及钛合金具有高比强度、耐高温、耐腐蚀、高韧性、低密度、较宽的工作温度范围和抗疲劳性好的优点，尤其具有优异的抗腐蚀性能，能在大多数酸、碱、盐及海水及海洋环境中使用不腐蚀。Ti6Al4V钛合金具有优异的综合性能，其良好的工艺塑性和超塑性适合于各种压力成形，在军事工业、核工业、航空航天、海洋产业、石油精炼、化工等领域具有广泛应用，可用于制作海洋石油机械用的各类零件。钛合金管材的生产一般采用挤压或穿孔管坯轧制方法，但对于高强钛合金管材，冷轧制方式很难生产。目前高强钛合金管材可采用的制造方法有棒材-机械加工法、挤压管坯-机械加工法、锻造(或棒材－机械加工)为厚壁筒体－带芯棒精密锻造法等方法。棒材-机械加工法成材率极低，适合数量少、长度短的管材；挤压管坯-机械加工法生产工序长、成本高、成材率较低，对于外径50～300mm的管材，需要大型的挤压机及配套的大尺寸成套工模具，成本高成材率低，且生产的管材长度受限，难以满足应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，以解决现有技术中规格Ti6Al4V钛合金管材性能不足、精度低的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤：步骤1、锻造组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯，其中，Al元素的重量百分比为6.0％～6.5％，V元素的重量百分比为4.0％～4.5％，O元素的重量百分比为0.15％～0.18％，Fe元素的重量百分比为0.15％～0.25％；步骤2、采用箱式电阻炉将步骤1中的钛合金棒坯在β相区进行加热保温；并通过斜轧穿孔机将加热后的钛合金棒坯轧制为管坯；步骤3、将步骤2轧制的管坯热处理，将热处理后的管坯在箱式加热炉加热至600-700℃，保温30～45min，用矫直机进行热矫直；步骤4、将步骤3热矫直后的管坯内表面进行镗孔处理，单边镗孔量为0.1～1.5mm，车外径圆至所需尺寸，得到成品钛合金管材。进一步地，步骤3中热处理为固溶时效处理，其中，固溶温度控制为800～950℃，保温60～120min，出炉水冷；时效温度控制为500-600℃，保温240～360min，出炉空冷。进一步地，步骤3中热矫直的管坯平直度≤1mm/m。进一步地，步骤4中得到的成本钛合金管材内孔及外表面光洁度≤0.8um，外圆全跳动≤0.05mm。进一步地，步骤2中斜轧穿孔机为两辊斜轧穿孔机。本专利技术的有益效果是：本专利技术包括棒坯准备，斜轧穿孔，热处理，热矫直，成品机加工等工序过程，通过对钛合金化学成分的控制，主要是间隙元素O、Fe的控制，大变形锻轧，加工时合理选择加热和轧制温度，以及后续的去应力退火，Ti6Al4V管材可获得高强度，同时通过热矫直及机加工参数的合理控制，制备的管材表面质量好、壁厚均匀度高，塑性优良，该方法特别适合中规格高强Ti6Al4V钛合金管材的生产。【具体实施方式】下面对本专利技术进行详细说明。本专利技术公开了一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，具体按照以下步骤：步骤1、锻造组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯，经高-低-高多火次锻造工艺获得组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯Φ50～100mm×Lmm；其中，Al元素的重量百分比为6.0％～6.5％，V元素的重量百分比为4.0％～4.5％，重点是间隙元素O和Fe的合理调控，O元素的重量百分比为0.15％～0.18％，Fe元素的重量百分比为0.15％～0.25％。步骤2、采用箱式电阻炉将步骤1中的钛合金棒坯在β相区进行加热保温，温度区间为：1000～1250℃，保温时间为30～120min；之后通过两辊斜轧穿孔机将加热后的钛合金棒坯一火穿成Φ52～105mm×5～10mm×Lmm的管坯(即轧制为管坯)。步骤3、将步骤2轧制的管坯热处理，热处理为固溶+时效处理，其中，固溶温度控制为800～950℃，保温60～120min，出炉水冷；时效温度控制为500-600℃，保温240～360min，出炉空冷。将热处理后的管坯在箱式加热炉加热至600-700℃，保温30～45min，用矫直机进行热矫直，优选的采用七辊矫直机，热矫直的管坯平直度≤1mm/m。步骤4、将步骤3热矫直后的管坯内表面进行镗孔处理，单边镗孔量为0.1～1.5mm，从而将内孔镗至所需尺寸，保证内孔圆与车床卡盘旋转轴线共线，车外径圆至所需尺寸，得到成品钛合金管材，得到的成本钛合金管材内孔及外表面光洁度≤0.8um，外圆全跳动≤0.05mm。成品管材尺寸为外径Φ50～100mm，壁厚为5～10mm，长度1000-3000mm。最后采用超声探伤：将成品钛合金管材按标准GB/T12969.1进行超声波探伤，要求探伤等级至少达到B级要求。实施例1:管材合金组成按Al6.3％，V4.1％，O0.18％，Fe0.20％。经高-低-高多火次锻造工艺获得组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯Φ80×850mm，而后经箱式电阻炉将棒坯加热至1000℃，保温时间为60min；经两辊斜轧穿孔机工序成为Φ82×59×1550mm的管坯；再将其管坯经固溶时效热处理(固溶温度950℃，保温60min，出炉水冷，时效温度550℃，保温240min，出炉空冷)；七辊热矫直、机加工、探伤等工序后制备得到Φ76×61.2×1520mmTi6Al4V钛合金管材。该Ti-6Al-4V钛合金管的机械性能特性如下：状态抗拉强度伸长长径比内外表面光洁外圆全跳动固溶时效107012.020≤0.8um≤0.05mm实施例2：管材合金组成按Al6.3％，V4.2％，O0.16％，Fe0.18％。经高-低-高多火次锻造工艺获得组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯Φ60×900mm，而后经箱式电阻炉将棒坯加热至1000℃，保温时间为60min；经两辊斜轧穿孔机工序成为Φ62×45×1200mm的管坯；再将其管坯经固溶时效热处理(固溶温度950℃，保温60min，出炉水冷，时效温度550℃，保温240min，出炉空冷)；七辊热矫直、机加工、探伤等工序后制备得到Φ55×39×1155mmTi6Al4V钛合金管材。该Ti-6Al-4V钛合金管的机械性能特性如下：状态抗拉强度伸长率A长径比内外表外圆全跳动固溶时效态110011.521≤0.8um≤0.05mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤：步骤1、锻造组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯，其中，Al元素的重量百分比为6.0％～6.5％，V元素的重量百分比为4.0％～4.5％，O元素的重量百分比为0.15％～0.18％，Fe元素的重量百分比为0.15％～0.25％；步骤2、采用箱式电阻炉将步骤1中的钛合金棒坯在β相区进行加热保温；并通过斜轧穿孔机将加热后的钛合金棒坯轧制为管坯；步骤3、将步骤2轧制的管坯热处理，将热处理后的管坯在箱式加热炉加热至600‑700℃，保温30～45min，用矫直机进行热矫直；步骤4、将步骤3热矫直后的管坯内表面进行镗孔处理，单边镗孔量为0.1～1.5mm，车外径圆至所需尺寸，得到成品钛合金管材。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤：步骤1、锻造组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯，其中，Al元素的重量百分比为6.0％～6.5％，V元素的重量百分比为4.0％～4.5％，O元素的重量百分比为0.15％～0.18％，Fe元素的重量百分比为0.15％～0.25％；步骤2、采用箱式电阻炉将步骤1中的钛合金棒坯在β相区进行加热保温；并通过斜轧穿孔机将加热后的钛合金棒坯轧制为管坯；步骤3、将步骤2轧制的管坯热处理，将热处理后的管坯在箱式加热炉加热至600-700℃，保温30～45min，用矫直机进行热矫直；步骤4、将步骤3热矫直后的管坯内表面进行镗孔处理，单边镗孔量为0.1～1.5mm，车外径圆至所需尺寸，得到成品钛合金管材。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓康，魏芬绒，金旭丹，杨宏进，崔文俊，毛江虹，罗斌莉，
申请(专利权)人：西安赛特思迈钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61