【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粉末冶金，具体涉及一种高性能钛合金法兰及其低成本制备方法和应用。
技术介绍
1、对焊法兰又称高颈法兰、带颈对焊法兰，颈部高度较高，具有较大的刚度和承载能力，不易变形、密封性好、耐酸碱、耐腐蚀，在石油管道、天然气、化工等压力容器领域具有广泛应用。钛合金法兰是利用有色金属钛或钛合金制作的一种使管道之间相互连接的零件，具有比强度高、耐高温以及耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于机械工程、海洋技术等领域。ti-6al-4v两相钛合金具有较好的强塑性匹配，硬度高且耐蚀性良好，适用于运行压力较高的管路或设备中，是满足钛合金法兰使用要求的最佳材料之一。
2、目前传统钛合金法兰生产采用一火锻造定形后机加工方法制备，机加工难度大、材料利用率低，导致钛合金法兰制件生产效率低下、制造成本高昂，严重限制其应用水平。粉末冶金以粉末为原料，通过近终成形方法降低钛合金法兰制件毛坯重量，提高生产效率和材料利用率，从而实现粉末锻造钛合金法兰制件总体成本降低超30％。
3、但由于市售钛合金粉末较贵，导致粉末锻造钛产品成本相对较高，因此亟需开发一种低成本制备方法，推动高性能钛合金法兰的低成本化应用进程。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种高性能钛合金法兰及其低成本制备方法和应用，该制备方法中利用残钛返回料氢化脱氢制得钛合金粉末，大幅降低钛合金粉末的原料成本，降低粉末冶金钛制件生产成本，同时实现残钛资源的循环回收再利用，是实现钛制品低成本化制造的有
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其包括以下步骤：
3、利用残钛料制备钛合金粉末；
4、采用所述钛合金粉末为原料粉末，依次进行冷等静压和真空烧结处理，制得钛合金烧结坯；
5、对所述钛合金烧结坯依次进行加热保温、一火模锻和去应力退火处理，制得所述高性能钛合金法兰。
6、进一步，所述钛合金粉末的制备方法包括：
7、获得残钛料；
8、将所述残钛料依次进行第一破碎、碱洗、酸洗、干燥及磁选处理，得到净化残钛料；
9、将所述净化残钛料依次进行氢化、第二破碎、脱氢处理，制得所述钛合金粉末。
10、进一步，所述残钛料包括钛或钛合金的边角料、切削料、回收料、加工料以及钛屑。
11、优选地，所述第一破碎处理包括将块状所述残钛料进行切割，获得目标尺寸的切割屑。
12、进一步，所述碱洗处理采用的碱洗液为包括naoh的水溶液。
13、优选地，所述碱洗液中naoh的重量百分比为85～95％。
14、优选地，所述酸洗处理采用的酸洗液为包括氢氟酸的水溶液。
15、优选地，所述磁选处理采用的磁选工具包括永磁除铁器。
16、进一步，所述氢化处理包括：
17、将所述净化残钛料置于反应釜内，通氢量为120～160ml/min，维持所述反应釜内真空度≤0.1pa；氢化过程升温速率为3～10℃/min，氢化温度400～700℃，保温1～4h，降温至100℃以下停止通氢气。
18、优选地，所述第二破碎处理包括采用机械破碎获得粒径≤100μm的氢化钛合金粉末。
19、优选地，所述脱氢处理的温度为500～650℃，时间为1～2h。
20、进一步，所述钛合金粉末的粒径≤30μm，氧含量≤0.18％，氮含量≤0.04％，氢含量≤0.015％。
21、优选地，所述真空烧结处理的过程包括：
22、在真空或保护气氛下，从室温以2～10℃/min升温至1000～1100℃；再以2～5℃/min升至1100～1350℃，保温2～4h；之后炉冷至700～850℃；随后通入惰性气体风冷至50～100℃，得到所述钛合金烧结坯。
23、进一步，所述冷等静压处理采用的包套的几何结构与所述钛合金烧结坯的几何结构相同。
24、优选地，所述冷等静压处理的保压压力200～250mpa，保压时间5～30min。
25、进一步，所述钛合金烧结坯的加热保温温度为1050～1200℃，保温时间60～90min。
26、优选地，经过所述一火模锻处理所述钛合金烧结坯锻造变形量达到50％以上。
27、优选地，所述去应力退火处理的过程包括：
28、在气氛保护下，从室温以5～10℃/min升温至500～750℃，保温0.5～3h后炉冷。
29、为了实现上述目的，本专利技术第二方面提供了一种高性能钛合金法兰，其采用本专利技术第一方面提供的低成本制备方法制备得到。
30、所述高性能钛合金法兰的微观组织包括基体相以及分布在所述基体相中的球化α相；所述基体相为交织分布的层片状α+β相。
31、优选地，所述层片状α+β相束集中，长度为20～50μm，长径比8～20。
32、优选地，所述球化α相分布在所述层片状α+β相束之间，且部分在所述层片状α+β相附近连续镶边，所述球化α相的含量在10～20％之间。
33、为了实现上述目的，本专利技术第三方面提供了一种高性能钛合金法兰的应用。
34、本专利技术第一方面提供的低成本制备方法制备得到的高性能钛合金法兰或者本专利技术第二方面提供的高性能钛合金法兰在石油管道中的应用。
35、本专利技术的优势：
36、1)本专利技术提供一种基于残钛返回料氢化脱氢方法制备ti-6al-4v合金粉末的工艺路线，大幅降低钛合金粉末原料成本。
37、2)本专利技术中通过设计近终成形包套结构，利用粉末冶金工艺的近终形坯料设计特点，降低钛合金法兰坯料的整体重量，提高材料利用率。
38、3)本专利技术提供一种高温β单相区一火模锻+去应力退火处理制备钛合金法兰制件技术，制得的制件组织中层片状α+β相交织分布，球化α相相互交错后分布于层片状α+β相中，其室温力学性能优异，超过现有报道钛合金锻件水平。
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1.一种高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述钛合金粉末的制备方法包括：
3.如权利要求2所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述残钛料包括钛或钛合金的边角料、切削料、回收料、加工料以及钛屑；
4.如权利要求2所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述碱洗处理采用的碱洗液为包括NaOH的水溶液；
5.如权利要求2所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述氢化处理包括：
6.如权利要求1所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述钛合金粉末的粒径≤30μm，氧含量≤0.18％，氮含量≤0.04％，氢含量≤0.015％；
7.如权利要求1所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述冷等静压处理采用的包套的几何结构与所述钛合金烧结坯的几何结构相同；
8.如权利要求1所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述钛合金烧结坯的加热保温
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的低成本制备方法制备得到的高性能钛合金法兰，其特征在于，所述高性能钛合金法兰的微观组织包括基体相以及分布在所述基体相中的球化α相；所述基体相为交织分布的层片状α+β相；
10.一种权利要求1-8任一项所述的低成本制备方法制备得到的高性能钛合金法兰或者权利要求9所述的高性能钛合金法兰在石油管道中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述钛合金粉末的制备方法包括：
3.如权利要求2所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述残钛料包括钛或钛合金的边角料、切削料、回收料、加工料以及钛屑；
4.如权利要求2所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述碱洗处理采用的碱洗液为包括naoh的水溶液；
5.如权利要求2所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述氢化处理包括：
6.如权利要求1所述的高性能钛合金法兰的低成本制备方法，其特征在于，所述钛合金粉末的粒径≤30μm，氧含量≤0.18％，氮含量≤0.0...
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