[發明專利]高強高韌鈦合金管及其生產方法

有效

• 申請號: 201510484356.1
• 申請日: 2015-08-07
• 公開（公告）號: CN105112722B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 張冰;孫徠博;趙蘇娟;孫宇;陳洪琪;岳世斌;侯強
• 申請（專利權）人: 天津鋼管集團股份有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/02;C22F1/18
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明涉及鈦合金管及其生產方法，具體地說是一種高強高韌鈦合金管及其生產方法。

背景技術

鈦合金具有高比強度、高比模量、耐腐蝕等一系列優點，但是其沖擊韌性較低，妨礙了其應用。例如常用的Ti-6Al-4V其典型性能為：抗拉強度900-1050MPa，屈服強度750-900MPa，沖擊韌性(0℃，V口，10×5mm)只有15-20J，已經不能滿足發展的需要。高強高韌鈦合金管是鈦合金的發展的主要方向之一。

另外，鈦合金具有高強度、難變形、加工成形難度極大等特點，造成了鈦合金管的研制和加工技術難度大，高強高韌的鈦合金管生產難度更大。目前高強高韌性鈦合金以及鈦合金管的生產工藝在國內尚屬空白，是急需解決的技術問題。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的提供一種高強高韌鈦合金管及其生產方法，此方法生產的鈦合金管強度高，韌性好，且成材率高損耗小。用上述方法生產的鈦合金管其性能可以達到屈服強度>780Mpa，沖擊韌性>23J(0℃，V口，10×5mm)，延伸率>15％。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是提供一種高強高韌鈦合金管，其中：所述鈦合金管成分重量百分比為：Al：6.0-7.5％，Mo:1.5-2.5％，Sn：0.5-1.0％，V：2.5-4％，Fe：<0.08％，Si:<0.08％，C:<0.05％，N：<0.02％，H：<0.005％，O：<0.10％，余量為Ti。同時提供一種高強高韌鈦合金管的制造方法。

本發明的有益效果：

1.強度高韌性好。本發明的鈦合金油井管力學性能可以達到：屈服強度>780Mpa，沖擊韌性>23J(0℃，V口，10×5mm)，延伸率>15％。其韌性要遠遠超過同等強度的TC4管。

2.金屬內部組織好。因為管材成型變形量有限，為保證管材組織性能良好，需要棒材的組織足夠細化。鑄錠成型到棒材變形量有限，鑄錠原始的粗大組織對于材料的性能十分不利，本發明通過對坯料進行大變形量、多火次反復鐓拔，使鑄錠原始的粗大鑄態組織得到充分破碎。在冷卻過程中，發生β→α+β相變，在一個原始β晶粒內形成若干個α集束，每個α集束由許多平行的片狀α相組成。完成開坯后又采用相變點以下溫度通過鍛造成型，對這種片狀組織進行破碎。從而保證棒材的組織均勻細化，強度高韌性好。

3.成材率高，質量好，性能優。熱軋方式生產的鈦合金管其內外表面存在滲氣層，所以內外表面質量差，缺陷多。本發明采用冷軋，產品表面質量好，光潔度高，尺寸精。同時避免了采用棒材掏孔管工藝存在材料利用率的問題，成材率高。

附圖說明

圖1為本發明鈦合金管鍛坯的金相組織；

圖2為本發明實例1鈦合金管的金相組織；

圖3為本發明實例2鈦合金管的金相組織。

具體實施方式

結合實施例對本發明的高強高韌鈦合金管及其制造方法加以說明，但并不局限于對本發明保護范圍的限制。

本發明的技術方案是提供一種高強高韌鈦合金管，所述鈦合金管成分重量百分比為：Al：6.0-7.5％，Mo:1.5-2.5％，Sn：0.5-1.0％，V：2.5-4％，Fe：<0.08％，Si:<0.08％，C:<0.05％，N：<0.02％，H：<0.005％，O：<0.10％，余量為Ti。同時提供一種高強高韌鈦合金管的制造方法。

本發明生產高強高韌鈦合金管的方法包括以下步驟：

(1)冶煉：原料采用1級優質海綿鈦，冶煉形成成分按重量百分比為：Al：6.0-7.5％，Mo:1.5-2.5％，Sn：0.5-1.0％，V：2.5-4％，Fe：<0.08％，Si:<0.08％，C:<0.05％，N：<0.02％，H：<0.005％，O：<0.10％，余量為Ti，采用真空自耗電弧爐熔煉三次，得到Ф640mm的鑄錠；

(2)鍛造：在1040℃-1060℃開坯將鑄錠由圓坯改鍛成方坯，然后進行4-8火次鍛造，鍛造變形量為26％-96％，最后在880℃-890℃溫度下拔長得到Ф190mm的鍛棒圓坯；

(3)熱擠壓：將鍛造的圓坯，通過熱擠壓的方法獲得Ф115mm×11.5mm管坯；