本发明专利技术提供一种用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，通过调整钛合金中Fe元素的含量，降低了钛合金后续加工时的变形抗力，以及降低了加工温度，使斜轧穿孔工序可以在β相变点以下30～50℃的范围内即可进行，在较低的温度下即可保证管材的穿孔率，并且可以在斜轧穿孔工序后直接采用冷轧工艺加工成型，成材率高，并且获得的钛合金管材具有优秀的强韧性和冲击韧性，强韧性匹配度高。本发明专利技术的方法成材率高，能耗低，工艺流程简单，能够高效地进行管材的轧制，方便大批量制造，其获得钛合金管材强韧匹配度高，可满足海洋及石油勘探中油管的性能要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金管材，具体而言涉及一种用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法。
技术介绍
1、目前，国际上钛管材的制造工艺已基本成熟，大批量无缝钛合金管坯的制造主要通过斜轧穿孔和热轧获得。传统工艺下，钛合金管材斜轧穿孔时加热温度一般需要在相变点以上30℃～50℃，才能保证有较高的穿孔率，否则钛管坯内外表面容易出现起皮、折叠和头部开裂等缺陷，尺寸精度较差。
2、另一方面，在斜轧穿孔后一般采用热轧工艺获得所需钛合金管材，热轧工艺需要在较高的温度下轧制，因此，工件需要先进行升温工序，且为了满足尺寸要求，甚至需要进行多道次的轧制，从而导致整个在制备过程的能耗高，工序繁杂且流程较长，不利于大批量钛合金管材的生产。
3、冷轧工艺无需升温工序，且经过冷轧工艺生产的产品尺寸精确，厚度均匀，表面质量优越，有较好的力学性能和工艺性能，且可以实现高速轧制和全连续轧制，生产效率高。但是由于连续冷变形引起的冷作硬化使钛合金工件的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件，机械加工性能差，无法制备钛合金管材。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，通过调整合金中fe元素的含量，显著降低热变形过程中的流变应力，从而降低变形抗力和加工温度，可在较低的稳定下实现穿孔，并实现冷轧成型，且所得钛合金管材强韧性和冲击韧性大大提高，强韧性匹配度高，可满足海洋及石油勘探中油管的性能要求。
>2、根据本专利技术目的的第一方面，提供一种用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，包括以下步骤：3、s1、根据质量占比称取各原料，并将原料进行熔炼得到钛合金铸锭；其中，所述原料的中fe的含量为0.51～0.59％；
4、s2、将步骤s1得到的钛合金铸锭进行开坯锻造，通过在α+β两相区锻造，破碎晶粒，改变金属显微组织，得到延伸率≥15％的钛合金棒材；
5、s3、对步骤s2得到的钛合金棒材进行加热，然后通过斜轧穿孔得到管坯；其中，对钛合金棒材的加热温度在β相变点温度以下30～50℃；
6、s4、利用斜轧穿孔后的余温，直接通过辊道将步骤s3获得的管坯送进冷轧机进行冷轧；
7、s5、将步骤s4获得工件进行退火处理，退火后的钛合金管坯，未达到尺寸需求的，依次循环重复冷轧和退火过程，直至管坯尺寸符合要求；
8、s6、对步骤s5获得的满足尺寸要求的管坯进行真空固溶时效处理，得到所需钛合金管材。
9、作为可选的实施方式，所述原料的化学成分重量组成为：al 5.5～6.5％、v 3.5～4.5％、fe0.51～0.59％、o＜0.13％、c＜0.02％、h＜0.005％，其余为ti。
10、作为可选的实施方式，步骤s2中，将步骤s1得到的钛合金铸锭依次进行两次粗锻和一次精锻，其中，两次粗锻的过程相同。
11、作为可选的实施方式，粗锻的过程为：在钛合金铸锭β相变点温度以上50～150℃进行锻造，变形量≥40％；
12、精锻的过程为：在钛合金铸锭β相变点温度以下30～50℃进行精锻变形，变形量≥40％。
13、作为可选的实施方式，步骤s4中，保证送入冷轧机的管坯温度高于500℃。
14、作为可选的实施方式，单道次冷轧变形量为20％～50％。
15、作为可选的实施方式，步骤s5中，退火过程如下：
16、将步骤s4处理后的管坯通过辊道送进步进式加热炉中，在惰性气体氛围，以及600～700℃的温度下，保温1～2h。
17、作为可选的实施方式，步骤s6中，固溶时效处理的过程为：先在900℃～920℃之间固溶处理，保温时间为1～2小时，然后500℃～550℃之间时效处理，保温时间为2～4小时。
18、作为可选的实施方式，步骤s2中，每次锻造后待工件冷却至室温后再进行下一次锻造过程，并在最后一次锻造完成后将工件避免的氧化层去除，得到钛合金棒材。
19、根据本专利技术目的的第二方面，提供一种采用前述方法制备的用于海洋及石油勘探的钛合金管材。
20、由以上本专利技术的技术方案可见，本专利技术提出的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，通过调整钛合金中fe元素的含量至0.5％以上，降低了钛合金后续加工时的变形抗力，以及降低了加工温度，使斜轧穿孔工序可以在β相变点以下30～50℃的范围内即可进行，在较低的温度下即可保证管材的穿孔率，并且可以在斜轧穿孔工序后直接采用冷轧工艺加工成型，成材率高，并且获得的钛合金管材具有优秀的强韧性和冲击韧性，强韧性匹配度高。
21、本专利技术的方法在β相变点以下30～50℃即可进行斜轧穿孔，且穿孔后可直接采用冷轧工艺即可完成钛合金管材的成型，整个过程能耗低，且工艺流程简单，能够高效地进行管材的轧制，方便大批量制造。
22、通过本专利技术的方法获得钛合金管材，强韧性匹配，性能优异，抗拉强度高于960mpa，屈服强度高于900mpa，延伸率超过15％，并且在低温-20℃环境下测试其冲击功超过50j，可满足海洋及石油勘探中油管的性能要求。
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【技术保护点】
1.一种用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，所述原料的化学成分重量组成为：Al 5.5～6.5％、V 3.5～4.5％、Fe 0.51～0.59％、O＜0.13％、C＜0.02％、H＜0.005％，其余为Ti。
3.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将步骤S1得到的钛合金铸锭依次进行两次粗锻和一次精锻，其中，两次粗锻的过程相同。
4.根据权利要求3所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，粗锻的过程为：在钛合金铸锭β相变点温度以上50～150℃进行锻造，变形量≥40％；
5.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤S4中，保证送入冷轧机的管坯温度高于500℃。
6.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤S4中，单次变形量控制在20～50％。
7.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤S5中，退火过程如下：
8.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤S6中，固溶时效处理的过程为：先在900℃～920℃之间固溶处理，保温时间为1～2小时，然后500℃～550℃之间时效处理，保温时间为2～4小时。
9.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，每次锻造后待工件冷却至室温后再进行下一次锻造过程，并在最后一次锻造完成后将工件避免的氧化层去除，得到钛合金棒材。
10.一种采用权利要求1-9中任意一项所述的方法制备的用于海洋及石油勘探的钛合金管材。
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【技术特征摘要】
1.一种用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，所述原料的化学成分重量组成为：al 5.5～6.5％、v 3.5～4.5％、fe 0.51～0.59％、o＜0.13％、c＜0.02％、h＜0.005％，其余为ti。
3.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤s2中，将步骤s1得到的钛合金铸锭依次进行两次粗锻和一次精锻，其中，两次粗锻的过程相同。
4.根据权利要求3所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，粗锻的过程为：在钛合金铸锭β相变点温度以上50～150℃进行锻造，变形量≥40％；
5.根据权利要求1所述的用于海洋及石油勘探的钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤s4中，保证送入冷轧机的管坯温度高...
【专利技术属性】
技术研发人员：董月成，王楚，何苗霞，郭艳华，李峰，常辉，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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