[發明專利]一種Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金無縫管的短流程制備方法

有效

• 申請號: 202011323764.6
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112718909B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 張玉勤;鄧亞杰;黃海廣;張浩澤;史亞鳴;李志敏;蔣業華
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B21C37/06
• 分類號: B21C37/06;C21D9/08;C22C1/03;C22C14/00;C22F1/18
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 徐玲菊;蔣文睿

本發明提供一種Ti?Al?Nb?Zr?Mo合金無縫管的短流程制備方法，其特征在于包括下列各步驟：1）備料，2）混料、壓塊，3）將料放于電子束槍EB爐內，4）真空熔煉得Ti?Al?Nb?Zr?Mo合金圓錠，5）在錠的兩端打定心孔、送二輥斜軋機斜軋穿孔，6）送三輥連軋機連軋，7）加熱定徑得無縫管材，8）退火處理得Ti?Al?Nb?Zr?Mo合金無縫管。所獲管材成分和組織均勻、高低密度夾雜少、高純凈，且工藝流程短，力學性能優于現有技術水平，綜合成材率提高到85%左右，生產成本降低20～30%，具有明顯的市場應用前景。

技術領域

本發明涉及一種Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金無縫管的短流程制備方法，屬于有色金屬軋制技術領域。

背景技術

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo鈦合金（即TA31鈦合金）不僅密度小、比強度高、塑性和耐蝕性好，而且還具有較高的斷裂韌性、應力腐蝕斷裂韌性、沖擊韌性及可焊性等，特別是其突出的耐海水、耐海洋大氣腐蝕性能，適用于油井管、通海管路系統、熱交換器等部件的優異輕型結構材料。加工成無縫管材后，在海洋石油鉆井平臺、海洋工程裝備、艦船、潛艇、深潛器及離岸設施等領域具有廣闊的應用前景。

現有技術制備TA31鈦合金無縫管的工藝流程如下：先將海綿鈦與合金原料進行混料后，壓制、焊接成電極，經2～3次真空自耗電弧爐（VAR）熔煉成圓錠，然后將圓錠進行鍛造加工后，再進行鉆孔擠壓或斜軋穿孔，最后再通過軋制、拉拔、旋壓等工藝，制備出不同規格和用途的TA31鈦合金無縫管。顯然現有技術存在工藝流程長、綜合成材率低、難以獲得超長管材等不足，致使TA31鈦合金無縫管的成本居高不下，應用受到極大限制。因此，有必要對現有技術加以改進。

發明內容

為克服現有TA31鈦合金無縫管制備方法存在的上述不足，本發明提供一種Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金無縫管的短流程制備方法，其特征在于包括下列各步驟：

（1）按下列質量比備料：

鋁鈮合金??????????5.7～6.3wt.%

鋁豆??????????????4.05～4.77wt.%

海綿鋯????????????1.5～2.5wt.%

鋁鉬合金??????????1.5～1.7wt.%

海綿鈦????????????余量

上述各組分總和為100?wt.%；

（2）將步驟（1）的備料進行混料后，取適量混合料作為散裝料，其余混合料均壓制成塊后，于100～120℃烘干5～6h，隨爐冷卻，得壓塊料；

（3）將步驟（2）的散裝料鋪放在裝有七桿電子槍的EB爐的冷床內，再將步驟（2）的適量壓塊料放入該EB爐進料區；

（4）在真空度為1.8×10^-3～3.5×10^-3torr時，開啟1～5號電子槍對冷床內的散裝料進行熔煉，控制1～5號電子槍的電壓均為29.5～30.5KV，電流均為3.3～4.3A，熔煉100～120min后，關閉電子槍，冷卻20～40min后，將進料區的壓塊料推入熔煉區，同時開啟1～7號電子槍繼續熔煉，控制1～7號電子槍的電壓均為29.5～30.5KV，1～2號電子槍電流為2.3～3.0A，3～4號電子槍電流為5.3～6A，5號電子槍電流為3.6～4.6A，6～7號電子槍電流為1.6～2.6A，同時保持12～18mm/min的拉錠速度，如此持續推料、熔化和拉錠，直至熔煉完成，之后冷卻至80～100℃，將鑄錠從結晶器中取出，冷卻至室溫，經表面扒皮打磨處理后，得Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金圓錠；