一种高强度钛合金管材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度钛合金管材的制备方法，包括以下步骤：一、将铸锭在相变点以上250℃～350℃均质化处理；二、在相变点以上250℃～350℃和相变点以上200℃～250℃进行开坯锻造；三、在相变点以下40℃～相变点以上80℃进行3火次均匀化锻造；四、在相变点以下50℃～相变点以下30℃进行镦粗和制孔；五、中间轧制和退火；六：进行多道次成品轧制，得到尺寸精度良好的钛合金管材。该工艺制备的钛合金无缝管组织细小、壁厚均匀，同时具有更好的直线度好和表面光洁度。和表面光洁度。和表面光洁度。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度钛合金管材的制备方法


[0001]本专利技术属于钛合金管材的加工
，具体涉及一种高强度钛合金管材的制备方法。

技术介绍

[0002]钛及钛合金具有比强度高、密度低、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、无磁、焊接性能好等特点，已成为航空航天、兵器、船舶等领域重要的结构材料之一。随着钛及钛合金在军民品中的应用日益广泛，对钛及钛合金产品的需求也不仅限于棒材、锻件、板材、丝材等品种，对高精度、高性能管材的需求也越来越迫切，对管材的加工技术提出了更高的要求。
[0003]目前，钛及钛合金管材通常采用的加工方法是利用钛合金铸锭经开坯、锻造、穿孔、冲孔制备管坯料，然后再通过热轧制、热挤压等方式成形管材产品，但热加工管材的直线度和壁厚均匀性较差，往往需要增加整形、校直工序，且热成形管材的表面氧化严重，存在大量的缺陷，还需要经过后续的酸碱洗、车光等加工处理，导致生产周期长、材料利用率低、使用成本高等问题。此外，强度超过1200MPa的高强度钛合金通过添加更多含量的β稳定元素(如Cr、Fe等)来提高合金化，以获得更高的强度，降低材料成本，但添加较高的β稳定元素易在熔炼铸锭过程中产生成分偏析，且该成分偏析现象很难通过后续的开坯锻造被消除，导致产品的组织不均匀。
[0004]公开号为CN112275830A的中国专利公开了一种旋压用钛合金管坯的细晶化加工方法，该方法的铸锭开坯锻造温度为相变点以上150℃～200℃和相变点以上50℃～120℃，对于具有较高相变点温度的α型、α+β型等钛合金尚能满足开坯锻造的均匀化要求，但对于相变点普遍较低(800℃左右)的高合金化高强度的β型钛合金，这个开坯锻造的温度则明显偏低，很难达到铸锭开坯锻造时组织均匀化的良好效果，另外，该专利是在轧环机上采用热轧的方法制备管材，还存在管材表面质量差、管材长度受限等问题。为了克服上述技术不足，有必要专利技术一种可以获得组织均匀、表面质量好、壁厚精度高的钛合金管材的制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：针对上述现有技术的不足，提供了一种高强度钛合金管材的制备方法。
[0006]为解决此技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高强度钛合金管材的制备方法。该方法包括以下步骤：
[0007]步骤1：将钛合金铸锭在加热温度为钛合金相变点T
β
的(T
β
+250)℃～(T
β
+350)℃条件下加热保温，然后进行1火次锻造，得到第一棒材；所述1火次锻造包括1～2次镦粗拔长，每次镦粗的总镦粗比为E，每次拔长的长度为H1。
[0008]步骤2：将步骤1中所述第一棒材在加热温度为钛合金相变点T
β
的(T
β
+200)℃～(T
β
+250)℃条件下加热保温，然后进行1火次锻造，得到第二棒材；所述1火次锻造包括1～2次
镦粗拔长，每次镦粗的总镦粗比为E，每次拔长的长度为H2。
[0009]步骤3：将步骤2中所述第二棒材在加热温度为钛合金相变点T
β
的(T
β
‑
40)℃～(T
β
+80)℃条件下共进行3火次锻造，得到第三棒材；所述每火次锻造包括1～2次镦粗拔长，每次镦粗的总镦粗比为E，最后一火次拔长的长度为H3。
[0010]步骤4：将步骤3中所述第三棒材在加热温度为(T
β
‑
50)℃～(T
β
‑
30)℃条件下进行1火次镦粗，然后制孔得到外径为R、内径为r管坯；所述镦粗的总镦粗比为E。镦粗和冲孔在1火次内完成。
[0011]步骤5：将步骤4中所述管坯进行多道次中间轧制，每道次中间轧制后进行一次退火，得到中间管材。
[0012]步骤6：将步骤5中所述中间管材进行多道次成品轧制，得到管材。
[0013]步骤1中所述加热保温的时间不少于25小时，拔长的长度H1与第一棒材最大截面厚度之比不大于2.45。
[0014]步骤1、步骤2、步骤3和步骤4中所述总镦粗比E满足公式(1)：
[0015][0016]其中，每次镦粗的总镦粗比E由n次单次镦粗变形完成，δ
i
为第i次镦粗的截面厚度变形量，1≤i≤n。
[0017]步骤1中所述总镦粗比E按照公式(1)计算，其中，n＝5～12，优选8～10；δ
i
＝1.03～1.15，优选1.09～1.11。所述拔长的长度H1与第一棒材最大截面厚度之比不大于2.45。
[0018]步骤2中所述总镦粗比E按照公式(1)计算，其中，n＝5～12，优选7～10；δ
i
＝1.05～1.16，优选1.08～1.12。所述每次拔长的长度为H2＝H1×
λ1，其中，λ1为比例系数且λ1＝0.95～1.15。
[0019]步骤3中所述3火次锻造的加热温度依次为T1、T2、T3，其中，T1＜T
β
，T2＞T
β
，T3＜T
β
，且T1‑
T3≥8℃；所述总镦粗比E按照公式(1)计算，其中，n＝4～10，优选6～8；δ
i
＝1.12～1.33，优选1.18～1.25。所述最后一火次拔长的长度H3＝H2×
λ2，其中，λ2为比例系数且λ2取值1.20～1.65；。
[0020]步骤4中所述总镦粗比E按照公式(1)计算，其中，n＝2～5，优选3～4；δ
i
＝1.25～1.55，优选1.35～1.45。所述管坯的外径R与内径r满足：r＝R
×
α，其中，α为比例系数且α＝0.25～0.55。
[0021]步骤5中所述中间轧制为多道次冷轧，其中，轧制道次数为2～6，每道次外径减薄率为5％～15％；所述中间退火的加热温度为550℃～750℃。
[0022]步骤6中所述成品轧制为多道次冷轧，其中，轧制道次数为2～4，每道次外径减薄率为3％～12％。
[0023]优选地，步骤3中所述镦粗和冲孔在1火次内完成。
[0024]优选地，步骤4中所述镦粗前可根据实际情况对第三棒材进行分料，分料后棒材的长度与直径之比不大于2.3。
[0025]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0026](1)首先，与目前普遍采用的钛合金开坯锻造工艺不同，本专利技术的优点在于将钛合金铸锭在β区单相区较高的(T
β
+250)℃～(T
β
+350)℃进行长时间加热保温处理，主要技术效
果是进一步均匀化钛合金铸锭的成分和组织，为后续锻造变形的均匀化和细晶化提供组织基础。
[0027](2)其次，本专利技术在β区单相区采用较高的(T
β
+250)℃～(T
β
+350)℃和(T
β
+200)℃～(T
β
+250)℃进行开坯锻造，在提高铸锭塑性和降低变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度钛合金管材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：将钛合金铸锭在加热温度为钛合金相变点T
β
的(T
β
+250)℃～(T
β
+350)℃条件下加热保温，然后进行1火次锻造，得到第一棒材；所述1火次锻造包括1～2次镦粗拔长，每次镦粗的总镦粗比为E，每次拔长的长度为H1。步骤2：将步骤1中所述第一棒材在加热温度为钛合金相变点T
β
的(T
β
+200)℃～(T
β
+250)℃条件下加热保温，然后进行1火次锻造，得到第二棒材；所述1火次锻造包括1～2次镦粗拔长，每次镦粗的总镦粗比为E，每次拔长的长度为H2。步骤3：将步骤2中所述第二棒材在加热温度为钛合金相变点T
β
的(T
β
‑
40)℃～(T
β
+80)℃条件下加热保温，共进行3火次锻造，得到第三棒材；所述每火次锻造包括1～2次镦粗拔长，每次镦粗的总镦粗比为E，最后一火次拔长的长度为H3。步骤4：将步骤3中所述第三棒材在加热温度为(T
β
‑
50)℃～(T
β
‑
30)℃条件下进行1火次镦粗，然后制孔得到外径为R、内径为r管坯；所述镦粗的总镦粗比为E。镦粗和冲孔在1火次内完成。步骤5：将步骤4中所述管坯进行中间轧制，每道次中间轧制后进行一次退火，得到中间管材。步骤6：将步骤5中所述中间管材进行成品轧制，得到管材。2.根据权利要求1所述的一种高强度钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤1中所述加热保温的时间不少于25小时。3.根据权利要求1所述的一种高强度钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤1、步骤2、步骤3和步骤4中所述总镦粗比E满足公式(1)：其中，每次镦粗的总镦粗比E由n次单次镦粗变形完成，δ
i
为第i次镦粗的截面厚度变形量，1≤i≤n。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝力伟，朱知寿，王新南，商国强，李明兵，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：