CN102974645B - Ta18钛合金管制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种TA18钛合金管制备方法，包括下述步骤：1)备料：2)熔炼：3)将钛合金锭放入电阻炉内加热至850℃-900℃，保温1-3小时并多次墩拔后形成钛合金棒坯；4)轧制钛合金管坯：5)粗轧：6)精轧：7)退火。采用本发明生产的TA18钛合金管成品率高、生产成本低、光洁度好，可达到h6、晶体结构合理，具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本发明属钛合金加工技术领域，具体涉及一种TA18钛合金管制备方法。
背景技术
TA18钛合金属于典型的α+β两相钛合金，它含3％的α稳定元素和2.5％的β稳定元素，该合金具有优异的综合性能，利用其良好的工艺塑性和超塑性，可成形各类零部件，广泛用于航空工业、医疗器械及体育用品、运动器材等，但TA18钛合金管材生产难度大，原因是变形抗力较大，加工硬化强烈，按传统方法生产的TA18钛合金管材易于开裂，表面光洁度差，成品率低、生产成本高，因此有必要改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种TA18钛合金管制备方法，解决了TA18钛合金管成品率低、生产成本高、表面粗糙的难题。
本发明采用的技术方案：TA18钛合金管制备方法，包括下述步骤：
1)备料：取海绵钛，并加入合金包，然后将两者压制成电极块；
2)熔炼：将电极块放入真空自耗炉内，炉内真空度小于0.7MPa通电升温至1800℃-2000℃进行三次熔炼后铸成钛合金锭；
3)将钛合金锭放入电阻炉内加热至850℃-900℃，保温1-3小时并多次墩拔后形成钛合金棒坯；
4)轧制钛合金管坯：
a、钛合金棒坯处理：对钛合金棒坯表面进行超声波探伤，探伤合格后在钛合金棒坯一端打中心孔，然后把钛合金棒坯表面及中心孔用铜皮包裹；
b、挤压成型：将包裹好后的钛合金棒坯放入电阻炉内加热，温度控制在800℃--1000℃，保温时间1.5小时—3.0小时，取出后放到挤压机上一次挤压成钛合金管坯；
c、将钛合金管坯酸洗，去除钛合金管坯表面的铜皮；
5)粗轧：将钛合金管坯放入真空热处理炉中加温至600℃-750℃，保温1小时，然后在炉内冷却至350℃-370℃，取出后冷却至室温，用二辊开坯机轧制得粗轧钛合金管材，粗轧时用润滑油对钛合金管坯表面及内孔进行润滑处理；
6)精轧：将粗轧钛合金管材继续放入真空热处理炉中加温至700℃-750℃，保温1小时，然后在炉内冷却至300℃-350℃，取出后冷却至室温，用三辊开坯机精轧得精轧钛合金管材，精轧时用润滑油对钛合金管材表面及内孔进行润滑处理；
7)退火：将精轧钛合金管材再一次放入真空热处理炉中加温至350℃，保温1小时，取出后空冷至室温，校直即得成品钛合金管。
上述步骤4)的a步骤中，所述铜皮的厚度为0.45mm。
上述步骤5)中，将钛合金管坯放入真空热处理炉中加温至600℃，保温1小时，然后在炉内冷却至350℃，取出后冷却至室温。
上述步骤6)中，将粗轧钛合金管材继续放入真空热处理炉中加温至720℃，保温1小时，然后在炉内冷却至300℃，取出后冷却至室温。
上述步骤6)和步骤7)中，所述润滑油为45号机油中加入石蜡。
所述45号机油和石蜡的重量比为：100：10-20。
上述步骤1)中，所述合金宝为3AL2.5V。
本发明与现有技术相比的优点：
1、既保证了钛合金管的晶相及其内部离子排列规则，又保证了钛合金管的各种物理性能及化学性能；
2、加工方法简易可行，成品率高，生产成本较低；
3、高质量的表面光洁度对其在医疗器械、运动器材上的广泛应用奠定了良好的基础。
具体实施方式
下面描述本发明的第一种实施例：
1、TA18钛合金管制备方法，包括下述步骤：
1)备料：取海绵钛，并加入合金包，所述合金宝为3AL2.5V，(即取海绵钛100kg，加入3％AL和2.5％V)然后将两者压制成电极块；
2)熔炼：将电极块放入真空自耗炉内，炉内真空度小于0.7MPa通电升温至1800℃-2000℃进行三次熔炼后铸成钛合金锭；
3)将钛合金锭放入电阻炉内加热至850℃-900℃，保温1-3小时并多次墩拔后形成钛合金棒坯；
4)轧制钛合金管坯：
a、钛合金棒坯处理：对钛合金棒坯表面进行超声波探伤，探伤合格后在钛合金棒坯一端打中心孔，然后把钛合金棒坯表面及中心孔用厚度为0.45mm的铜皮包裹，铜皮不能太薄，太薄容易使钛合金氧化，太厚则在挤压后不容易酸洗去除掉；
b、挤压成型：将包裹好后的钛合金棒坯放入电阻炉内加热，温度控制在800℃--1000℃，保温时间1.5小时—3.0小时，取出后放到挤压机上一次挤压成钛合金管坯；
c、将钛合金管坯酸洗，去除钛合金管坯表面的铜皮；
5)粗轧：将钛合金管坯放入真空热处理炉中加温至600℃，保温1小时，然后在炉内冷却至350℃，取出后冷却至室温，用二辊开坯机轧制得粗轧钛合金管材，粗轧时用45号机油加石蜡对钛合金管坯表面及内孔进行润滑处理，其中，45号机油和石蜡的重量比为：100：10-20；实验证明，选择不同的挤压温度，挤压比和挤压速度，做出的成品性能参数各不相同。本发明取￠45*4.5*L的TA18钛合金管坯放在WZS—600型真空热处理炉中进行真空退火处理，
6)精轧：将粗轧钛合金管材继续放入真空热处理炉中加温至700℃，保温1小时，然后在炉内冷却至300℃，取出后冷却至室温，用三辊开坯机精轧得精轧钛合金管材，精轧时用45号机油加石蜡对钛合金管材表面及内孔进行润滑处理，其中，45号机油和石蜡的重量比为：100：10-20，用三辊开坯机在此温度下精轧，连轧中的TA18钛合金管材性能结构优异，轧制出来的管材表面光洁度良好，性能符合国标标准；
7)退火：将精轧钛合金管材再一次放入真空热处理炉中加温至350℃，保温1小时，取出后空冷至室温，校直即得成品钛合金管。精轧钛合金管材退火温度保持在350℃状态进行半退火，以便清除应力，便于校直处理，使成品钛合金管的弯曲度在千分之一以内，并超声波探伤合格。实践证明采用以上方法轧制的TA18钛合金管性能优良，成品率高，光洁度好，可达到h6，符合医用标准(现有工艺仅能达到h8)，晶体结构合理，符合国家国标3625-95标准。
其中，在步骤4中，钛合金管坯管坯的壁厚偏差如下图所示：
在步骤4中，钛合金管坯的外径偏差如下图所示(同时还附有钛管坯的外径偏差对比说明)：
好的开端就是成功的一半，所以在选取坯料时尤为重要，尺寸严格按照以上标准执行。
成品钛合金管表面质量要求：
1、钛合金管的内表面应清洁，不应有裂纹、起皮、针孔等肉眼可见的缺陷；
2、钛合金管表面的局部缺陷可以清除，但清除后不得使外径和壁厚超出允许的偏差；
成品管外径偏差
| 外径 | 允许偏差 | 外径 | 允许偏差 |
| 3---10 | ±0.15 | ＞50---80 | ±0.65 |
| ＞10---30 | ±0.30 | ＞80---100 | ±0.75 |
| ＞30---50 | ±0.50 | ＞100 | ±0.85 |
下面描述本发明的第二种实施例：
其他步骤同第一种实施例，不同之处在于，在步骤5)中，将钛合金管坯放入真空热处理炉中加温至610℃，保温1小时，然后在炉内冷却至300℃，取出后冷却至室温。在步骤6)中，将粗轧钛合金管材继续放入真空热处理炉中加温至720℃，保温1小时，然后在炉内冷却至300℃，取出后冷却至室温。
下面描述本发明的第三种实施例：
其他步骤同第一种实施例，不同之处在于，在步骤5)中，将钛合金管坯放入真空热处理炉中加温至750℃，保温1小时，然后在炉内冷却至370℃，取出后冷却至室温。在步骤6)中，将粗轧钛合金管材继续放入真空热处理炉中加温至750℃，保温1小时，然后在炉内冷却至350℃，取出后冷却至室温。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (4)
1.TA18钛合金管制备方法，其特征在于包括下述步骤：
1)备料：取海绵钛，并加入合金包，然后将两者压制成电极块；
2)熔炼：将电极块放入真空自耗炉内，炉内真空度小于0.7MPa通电升温至1800℃-2000℃进行三次熔炼后铸成钛合金锭；
3)将钛合金锭放入电阻炉内加热至850℃-900℃，保温1-3小时并多次墩拔后形成钛合金棒坯；
4)轧制钛合金管坯：
a、钛合金棒坯处理：对钛合金棒坯表面进行超声波探伤，探伤合格后在钛合金棒坯一端打中心孔，然后把钛合金棒坯表面及中心孔用铜皮包裹；
b、挤压成型：将包裹好后的钛合金棒坯放入电阻炉内加热，温度控制在800℃--1000℃，保温时间1.5小时—3.0小时，取出后放到挤压机上一次挤压成钛合金管坯；
c、将钛合金管坯酸洗，去除钛合金管坯表面的铜皮；
5)粗轧：将钛合金管坯放入真空热处理炉中加温至600℃-750℃，保温1小时，然后在炉内冷却至350℃-370℃，取出后冷却至室温，用二辊开坯机轧制得粗轧钛合金管材，粗轧时用润滑油对钛合金管坯表面及内孔进行润滑处理；
6)精轧：将粗轧钛合金管材继续放入真空热处理炉中加温至700℃-750℃，保温1小时，然后在炉内冷却至300℃-350℃，取出后冷却至室温，用三辊开坯机精轧得精轧钛合金管材，精轧时用润滑油对钛合金管材表面及内孔进行润滑处理；
7)退火：将精轧钛合金管材再一次放入真空热处理炉中加温至350℃，保温1小时，取出后空冷至室温，校直即得成品钛合金管；
上述步骤4)的a步骤中，所述铜皮的厚度为0.45mm；
上述步骤6)中，所述润滑油为45号机油中加入石蜡；所述45号机油和石蜡的重量比为：100：10-20。
2.根据权利要求1所述的TA18钛合金管制备方法，其特征在于：上述步骤5)中，将钛合金管坯放入真空热处理炉中加温至600℃，保温1小时，然后在炉内冷却至350℃，取出后冷却至室温。
3.根据权利要求1所述的TA18钛合金管制备方法，其特征在于：上述步骤6)中，将粗轧钛合金管材继续放入真空热处理炉中加温至720℃，保温1小时，然后在炉内冷却至300℃，取出后冷却至室温。
4.根据权利要求1所述的TA18钛合金管制备方法，其特征在于：上述步骤1)中，所述合金包为3AL2.5V。
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