[發(fā)明專利]一種高精度高強鈦合金無縫管材的制備方法

在審

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• 申請日: 2015-12-25
• 公開（公告）號: CN105568195A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 閆曉東;于隆祥
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發(fā)明屬于無縫管材的制造技術領域，特別涉及一種高精度高強鈦合金無縫 管材的制備方法。

背景技術

高強鈦合金無縫管材具有強度高、密度低、耐蝕性、耐熱性好等特點，是航 空、航天、石油、化工、船舶等領域關鍵部位的理想材料。但是由于高強鈦合金 的室溫變形抗力大、加工硬化顯著、冷變形易開裂，熱加工過程容易發(fā)生氧化和 吸氫，使得加工具有一定長度和壁厚而且具有優(yōu)良力學性能的高精度高強鈦合金 管材具有相當難度。

目前，制造高強鈦合金無縫管材的方法有斜軋穿孔管坯軋制法和擠壓管坯軋 制法兩種。(1)穿孔管坯軋制法：首先將鈦合金鑄錠鍛造成棒材，棒材加熱后送 入兩輥或三輥斜軋穿孔機穿成管坯，再將管坯經(jīng)過多道次的軋制、退火和精整處 理得到成品管材。該方法具有材料利用率高、工模具消耗少、生產(chǎn)效率高、成本 低、管坯表面質(zhì)量好等優(yōu)點，但是由于斜軋穿孔制備的管坯容易產(chǎn)生明顯的壁厚 不均和偏心，而后續(xù)的軋制工藝對高強鈦合金管材壁厚不均以及偏心的糾正能力 有限，導致最終管材的尺寸精度，特別是壁厚精度不高，壁厚差達到管材公稱壁 厚的5％～10％；另外，鈦合金在加熱、保溫和穿孔過程中容易發(fā)生氧化和吸氫， 使得管坯的抗拉強度提高、塑性降低，嚴重情況下會導致鈦合金管坯發(fā)生氫脆， 導致鈦合金管坯的后續(xù)軋制變形難度增加，容易出現(xiàn)裂紋和開裂，而且制品的綜 合力學性能降低。如果在惰性氣氛或真空狀態(tài)下進行鈦合金管坯加熱、穿孔，以 減少氧化和吸氫，將大大增加生產(chǎn)成本。(2)擠壓管坯軋制法：將鈦合金鑄錠或 棒坯加熱，然后送入擠壓機擠壓成管坯，對管坯內(nèi)、外表面進行處理后，再經(jīng)過 多道次的軋制、退火和精整處理得到成品管材。但是擠壓制備的高強鈦合金管坯 的內(nèi)外表面質(zhì)量很差，劃傷嚴重，大大增加后續(xù)管坯表面處理及修傷工作量，特 別是擠壓以及修傷后的管坯壁厚精度難以保證，后續(xù)冷軋過程難以糾正管坯的壁 厚偏心，另外，對于較大規(guī)格的管材，需要大噸位的擠壓機進行擠壓，投資巨大， 成本較高。

上述兩種常見制備高強鈦合金無縫管材的方法的共同特點是所制備管材的 壁厚偏差較大，壁厚差往往達到管材公稱壁厚的±5％～±10％。即使按中國專利 CN10148439A所述方法，對管坯或者軋制半成品進行鏜孔、成品外壁拋磨及內(nèi)外 壁絎磨加工，最終管材的壁厚差仍然達到管材公稱壁厚的±2％～±3％。

因此，提供一種設備投資小、加工工序較少、成品率較高的用于高精度高強 鈦合金無縫管材的制造方法就成為該技術領域急需解決的技術難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目是提供一種高精度高強鈦合金無縫管材的制備方法，其特征在于， 該方法是一種設備投資小、加工工序較少、壁厚偏差小、成品率較高的高精度高 強鈦合金無縫管材的制備方法；其步驟如下:

(1)高強鈦合金棒材的制備：將高強鈦合金鑄錠經(jīng)過加熱、鍛造，得到高強 鈦合金棒材；

(2)矯直：將步驟(1)所得高強鈦合金棒材加熱到580～620℃，采用管棒 矯直機進行精整矯直；

(3)高精度高強鈦合金管坯的制備：將步驟(2)所得矯直后的高強鈦合金 棒材機加工成光棒，然后沿光棒的長度方向機加工通孔，得到高精度的高強鈦合 金管坯；

(4)管材軋制及熱處理：將步驟(3)所得高精度高強鈦合金管坯在三輥軋 管機上進行多道次冷軋加工，每軋制1～2道次進行熱處理一次，最后一道次軋制 需對管材內(nèi)外徑預留0.04～0.1mm的加工余量；

(5)矯直：將步驟(4)所得高強鈦合金管材經(jīng)過矯直后供下一工序使用；

(6)管材精修：對步驟(5)所得高強鈦合金管材進行外壁拋磨及內(nèi)壁絎磨 加工得到成品管材，加工量根據(jù)成品以及步驟(4)所留加工余量控制。

所述步驟(1)的鍛造工藝在快鍛機上進行，且鍛造變形量為80％～98％。

所述步驟(3)的機加工通孔是在高精度深孔鉆機床上進行，經(jīng)過車削鉆孔 的管坯壁厚偏差≤公稱壁厚的±1％，這是獲得壁厚偏差小的高精度管坯的關鍵。

所述步驟(4)的冷軋加工是采用三輥周期式冷軋管機，以保證管材軋制精 度；其冷軋加工的道次變形量為6％～15％，兩次退火之間的累計變形量為8％～20％， 從管坯到成品管材的總變形量為35％～80％。

所述步驟(4)的熱處理包括中間退火及成品退火，均采用立式真空退火爐 進行，并且真空度低于1.33×10^-1Pa。