[發明專利]一種高強度鈦合金棒材的制備方法

在審

• 申請號: 201710874239.5
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107443028A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 陳炳豊;王榮生;馬寶全
• 申請（專利權）人: 寶雞市永盛泰鈦業有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 袁婷婷

技術領域

本發明屬于鈦合金金屬加工技術領域，涉及一種高強度鈦合金棒材的制備方法。

背景技術

鈦及鈦合金由于其優異的耐腐蝕性能和高強度、強的人體親和力等特性，廣泛應用于航空航天、汽車、石油鉆采、醫療等領域。

隨著鈦材應用領域的不斷拓展，對高強度鈦材的需求和要求不斷提高。通常用于提高純鈦材料強度的方法包括形變強化和細晶強化。采用冷變形加工，利用加工硬化，提高鈦材強度，但由于鈦室溫塑性較差，制備得到鈦合金棒材的質量和性能較差，對鈦進行高溫形變，利用回復再結晶現象，細化材料晶粒度，可提高鈦材綜合性能，然而，這一方法生產的鈦合金棒材無法滿足一些特殊重要場合對高強度的苛刻要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度鈦合金棒材的制備方法，解決了現有方法制備得到的鈦合金棒材強度及性能較差的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種高強度鈦合金棒材的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，坯料準備

選用符合GB/T 13810-2007標準要求的鈦合金錠作為坯料；

步驟2，開坯鍛造

將鈦合金錠加熱保溫后用錘打設備使其變形率達到50～65％，然后切成成品棒材需要重量的小鈦合金坯塊；

步驟3，高溫熱軋

將步驟2得到的小鈦合金坯塊在800℃～900℃進行高溫熱軋，得到粗軋件；

步驟4，中溫預變形

將步驟3高溫熱軋后的粗軋件在650℃～730℃進行中溫預變形，得到鈦合金棒材坯料；

步驟5，溫拉變形

將步驟4中溫預變形后的鈦合金棒材坯料在480℃～550℃進行溫拉變形，使其變形率達到50％，制成鈦合金棒材；

步驟6，退火處理

將步驟5制得的鈦合金棒材在在電阻爐中加熱至600℃～680℃，保溫60～80min；

步驟7，熱矯直

將步驟6熱處理后的鈦合金棒材用6輥或10輥粗矯直機進行熱矯直并空冷，然后后用無心車床車削到成品棒材尺寸，再在箱式電阻爐中加熱至380℃～420℃后放入10輥精矯直機內進行矯直，達到0.5/1000mm的直線度，經過探傷后用無心車或無心磨加工成成品棒材尺寸；

步驟8，精整處理

將經過步驟7處理的鈦合金棒材在箱式電阻爐中加熱至320℃～400℃后取出，然后放入10輥精矯直機內進行矯直，達到0.5/1000mm的直線度要求，最后進行兩次拋光處理，即得達到成品要求的鈦合金棒材。

本發明的特點還在于，

步驟1中選用的鈦合金錠，按照質量百分比由以下組分組成：Al 5.5～6.75％，V 3.5～4.8％，Fe≤0.3％，C≤0.08％，N≤0.05％，H≤0.0125％，O≤0.2％，Y≤0.005％，余量為Ti，上述組分質量百分比之和為100％。

步驟2中加熱保溫在電阻爐中進行，加熱溫度為970℃～1100℃，保溫時間為1～2h。

步驟2中的捶打設備為液壓錘或電氣錘。

驟7中，熱矯直時鈦合金棒材溫度需降至430℃～480℃。

本發明的有益效果是，本發明一種高強度鈦合金棒材的制備方法，通過控制高溫變形工藝參數，產生形變誘導/增強相變效應，使得鈦材晶粒尺寸明顯細化；在此基礎上，利用中溫預變形和溫拉變形，通過控制其工藝參數，進一步使小尺寸晶粒沿鈦材軸向有序穩定排列，顯著提升鈦合金棒材的強度，經過矯直、退火處理，提高了鈦合金棒材的質量和性能，在中間鍛造及軋制成品過程中所采用的溫度均低于鈦合金的相變點970℃，從而保證了鈦合金棒材的性能及金相組織。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明一種高強度鈦合金棒材的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，坯料準備

選用符合GB/T 13810-2007標準要求的鈦合金錠作為坯料，選用的鈦合金錠，按照質量百分比由以下組分組成：Al 5.5～6.75％，V 3.5～4.8％，Fe≤0.3％，C≤0.08％，N≤0.05％，H≤0.0125％，O≤0.2％，Y≤0.005％，余量為Ti，上述組分質量百分比之和為100％；

步驟2，開坯鍛造

將鈦合金錠放入電阻爐中，加熱到970℃～1100℃，保溫為1～2h后用液壓錘或電氣錘使其變形率達到50～65％，然后切成成品棒材需要重量的小鈦合金坯塊；