[發(fā)明專利]一種大口徑高性能鈦合金管材的制備方法及其產(chǎn)品

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111037382.1
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113695417A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 周靜;姬會爽;陳小龍;吳學利;王長江;王坦
• 申請（專利權）人: 江蘇宇鈦新材料有限公司
• 主分類號: B21C37/06
• 分類號: B21C37/06
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 王會

本發(fā)明公開了一種大口徑高性能鈦合金管材的制備方法及其產(chǎn)品，該制備方法包括以下步驟：對鈦合金材料進行熔煉，得到鈦合金鑄錠；對鈦合金鑄錠進行多火次鐓拔，得到粗鍛棒坯；對粗鍛棒坯進行多道次精鍛造，得到鈦合金鍛棒；對鈦合金鍛棒進行表面機加、鋸切，預制定心孔，在表面涂覆抗氧化涂層，在電阻爐內(nèi)加熱，隨后穿孔斜軋，制備得到粗品管坯；粗品管坯套上芯棒，對粗品管坯進行再鍛造，再脫除芯棒，得到成品管坯；進行包括外表面機加、內(nèi)表面鏜孔、鋸切在內(nèi)的工序，得到所需管材。本發(fā)明制備的鈦合金無縫管材，外徑200～360mm、內(nèi)徑180～320mm、長度為1000～3000mm、壁厚10～30mm，組織均勻，機械性能良好。

技術領域

本發(fā)明屬于有色金屬加工技術領域，具體涉及一種大口徑高性能鈦合金管材的制備方法及其產(chǎn)品。

背景技術

鈦合金具有比強度高，塑性變形能力強，抗蝕性好等特點，在航空航天機械結(jié)構、化學及海洋裝備等行業(yè)中廣泛應用。隨著裝備業(yè)的發(fā)展，對不同規(guī)格的大口徑管材需求逐年增加，而國內(nèi)大多數(shù)鈦合金無縫管材多為擠壓或熱軋加工制備而成的管徑200mm以內(nèi)的管材。鈦合金的強度高，塑性差，加工難度很大，因此對于直徑200mm以上的鈦合金無縫管材，當前只能通過鏜孔的方式加工而成，而這種加工方式造成物料的極大浪費。因此，開發(fā)直徑大于200mm且材料利用率高的鈦合金無縫管材的制備方法成為當前行業(yè)的難點。

大口徑鈦合金管材的生產(chǎn)目前主要有三種制備方法：一種是用板材通過卷板機或者油壓機壓制成型，然后焊接成圓管，經(jīng)過矯圓、矯直，制備成焊縫管，但是焊縫管對卷板厚度有要求，厚板在卷板過程中容易開裂，而且由于焊管存在焊縫，組織和性能差異較大，容易開裂，具有一定的安全隱患；第二種是采用鍛棒進行鉆鏜孔的傳統(tǒng)加工方式，將內(nèi)孔材料全部機加成屑，但是這種方法的材料利用率極低，成本太大；第三種是針對直徑200mm以下的鈦合金無縫管，采用穿孔熱軋，由于熱軋管軋制過程中溫升，會導致組織不均勻，存在流線組織或粗大魏氏體組織，而且力學性能差異較大。

中國發(fā)明專利，公開號CN 110883502 A，公開了一種鈦合金管材及其制備方法，該制備方法包括以下步驟：提供鈦合金棒坯和帶錐度的芯棒，芯棒內(nèi)部設有冷卻通道，芯棒表面涂有潤滑劑，芯棒的錐度為0.1°～10°；采用鏜床對鈦合金棒坯進行掏孔處理，得到粗品管坯；將粗品管坯套設在芯棒上，向冷卻通道通冷卻液，采用精鍛機組對粗品管坯進行鍛造，脫除芯棒，得到成品管坯，粗品管坯與芯棒接觸部分的長度與芯棒總長的比值為(6～8)：15；將成品管坯進行退火處理處理，得到鈦合金管材。但是上述方法制成的鈦合金管材的外徑為80mm～160mm，內(nèi)徑為60mm～120mm，壁厚為10mm～45mm，長度為1000mm～6000mm，室溫抗拉強度≥950MPa，僅適用于制備直徑200mm以下的管材，對于直徑200mm以上的鈦合金管材并不適合，這主要是因為上述方法需要采用鏜床對鈦合金棒坯進行掏孔處理，材料利用率極低，造成大量資源浪費，成本太大。

值得一提的是，由于鈦合金加工性能較差，目前鈦合金無縫管材斜軋穿孔工藝僅用于制備直徑為200mm及以下的鈦合金無縫管材，當斜軋穿孔直徑大于200mm時，采用上述工藝則會由于變形量過大導致穿孔后的鈦合金管材內(nèi)部極易出現(xiàn)錐縱裂紋，且存在流線組織和粗大魏氏體組織，無法直接以荒管形態(tài)用于后續(xù)工序，必須經(jīng)過內(nèi)徑鏜孔、外徑扒皮修磨后才能用于后道工序，這對于批量生產(chǎn)來說速度太慢，效率太低，嚴重阻礙其廣泛應用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種大口徑高性能鈦合金管材的制備方法及其產(chǎn)品，適用于制備直徑大于200mm的大口徑鈦合金無縫管材，解決現(xiàn)有技術中大口徑鈦合金管材采用機加方式制備造成的物料浪費和采用熱軋方式造成的規(guī)格偏小、組織和性能不足的問題。

為實現(xiàn)上述目的，達到上述技術效果，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種大口徑高性能鈦合金管材的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用真空自耗電弧爐對鈦合金材料進行若干次熔煉，得到鈦合金鑄錠；