CN103894441A - Tc4钛合金厚壁管材的加工方法 - Google Patents

Tc4钛合金厚壁管材的加工方法 Download PDF

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Abstract

TC4钛合金厚壁管材的加工方法，采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热保温后用精锻机锻造，然后在700℃～800℃下保温1～3h后在20秒内将管材取出放进风扇区进行风冷却；最后在七辊矫直机上进行矫直，即可。本发明TC4钛合金厚壁管材的加工方法，采用径向锻造的方法代替现有轧制的方法，加工时合理选择加热和锻造温度，匹配锻造压下量、送尽量等参数，增加金属的横向变形，控制α+β两相区锻造的总锻比，从而获得组织和性能均匀一致、超声波探伤杂波水平高、外径Φ90～150mm，壁厚10～30mm，长度1000～5000mm的TC4钛合金厚壁管材，填补大规格TC4钛合金厚壁管材生产空白。

Description

TC4钛合金厚壁管材的加工方法
技术领域
本发明合金材料锻造加工技术领域，具体涉及一种TC4钛合金厚壁管材的加工方法。
背景技术
钛金属冶炼和加工技术难度高、工序流程复杂，目前世界上仅有美国、俄罗斯、日本和中国等四个地区掌握完整的钛材工业化生产技术。在国家发改委、工信部等部门联合编制的战略性新兴产业“十二五”规划中，已经将钛材列入重点扶持的新材料品种。
按照钛行业“十二五”发展规划要求，钛材用海绵钛的产能将控制在10万吨/年以内。根据这一要求，“十二五”期间，我国将重点发展的项目包括钛及钛合金先进加工技术开发、钛及钛合金的新应用开发、大型先进钛冶炼加工专用设备的开发等。因此该项目的建设符合国家相关政策要求。
西部地区管材的传统工艺生产模式，是用轧机轧制生产，受设备参数、轧制孔型及变形方式对合金成型的影响等因素的限制，生产的合金管材品种单一，规格跨度小，效率低，周期长。
发明内容
本发明的目的是提供一种TC4钛合金厚壁管材的加工方法，解决了现有轧制加工方法得到的管材规格跨度小、效率低的问题。
本发明所采用的技术方案是，TC4钛合金厚壁管材的加工方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，加热：
采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热至900℃～1000℃后保温30～150min；
步骤2，锻造：
将步骤1加热的的管坯，用精锻机锻造，锻比为0.5～1.5，终锻温度750℃，总锻比不小于2.0；
步骤3，热处理：
将步骤2锻造后的管材加热至700℃～800℃，保温1～3h，然后在20秒以内将管材取出放进风扇区进行风冷却；
步骤4，矫直：
将步骤3热处理的管材，在七辊矫直机上进行矫直，平直度不大于2mm/m，即得到TC4钛合金厚壁管材。
本发明的特点还在于，
步骤1中钛合金管坯的外径为140～220mm，内径为70～120mm。
本发明的有益效果是，本发明TC4钛合金厚壁管材的加工方法，采用径向锻造的方法代替现有轧制的方法，加工时合理选择加热和锻造温度，匹配锻造压下量、送尽量等参数，增加金属的横向变形，控制α+β两相区锻造的总锻比，从而获得组织和性能均匀一致、超声波探伤杂波水平高、外径Φ90～150mm，壁厚10～30mm，长度1000～5000mm的TC4钛合金厚壁管材，填补大规格TC4钛合金厚壁管材生产空白。
附图说明
图1是实施例1加工得到的TC4钛合金厚壁管材的高倍显微组织图；
图2是实施例2加工得到的TC4钛合金厚壁管材的高倍显微组织图；
图3是实施例3加工得到的TC4钛合金厚壁管材的高倍显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明TC4钛合金厚壁管材的加工方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，选用外径为140～220mm，内径为70～120mm的钛合金管坯；
步骤2，加热：
采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热至900℃～1000℃后保温30～150min；
步骤3，锻造：
将步骤2加热的的管坯，用精锻机锻造，锻比为0.5～1.5，终锻温度750℃，总锻比不小于2.0；
步骤4，热处理：
将步骤3锻造后的管材加热至700℃～800℃，保温1～3h，然后在20秒以内将管材取出放进风扇区进行风冷却；
步骤5，矫直：
将步骤4热处理的管材，在七辊矫直机上进行矫直，平直度不大于2mm/m，即得到TC4钛合金厚壁管材。
本发明TC4钛合金厚壁管材的加工方法，采用径向锻造的方法代替现有轧制的方法，加工时合理选择加热和锻造温度，匹配锻造压下量、送尽量等参数，增加金属的横向变形，控制α+β两相区锻造的总锻比，从而获得组织和性能均匀一致、超声波探伤杂波水平高、外径Φ90～150mm，壁厚10～30mm，长度1000～5000mm的TC4钛合金厚壁管材，填补大规格TC4钛合金厚壁管材生产空白。
实施例1
实施例1加工的材料为锭号534-20130121的钛合金管坯，外径为Φ220mm，内径为Φ120mm。按本发明的加工方法，经过锻造和热处理，生产出外径为Φ150mm，内径为Φ100mm管材。
步骤1加热：采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热至980℃后，保温90分钟出炉锻造；
步骤2锻造：将步骤1加热的管坯用精锻机锻造，锻比为0.5～1.0，终锻温度750℃，总锻比2.0；
步骤3热处理：将步骤2锻造的管材加热至780℃，保温2h，然后在20秒内将管材从电炉取出放入风扇区进行风冷却；
步骤4矫直：将步骤3热处理的管材，在德国MEER公司的七辊矫直机上进行矫直，平直度不大于2mm/m，即得。
对实施例1加工的管材性能、组织进行检测，结果如下：
（1）管材室温力学性能如表1所示。
表1实施例1加工得到的TC4钛合金厚壁管材的力学性能
Figure BDA0000479710720000041
Figure BDA0000479710720000051
（2）管材高倍显微组织
实施例1加工得到的TC4钛合金厚壁管材横向显微组织如图1所示。有图1可见，在横断面不同位置均匀性较好，都是由时效β基础的球状和条状初生α组成，且各点的初生α含量远大于30%，完全符合技术要求。
（3）管材超声波探伤
用5兆的探头、全声程进行超声波探伤，管材均通过Ф1.2mm平底孔。
实施例2
实施例2加工的材料为锭号534-20130233的管坯，外径为Φ180mm，内径为Φ90mm。按本发明的加工方法，经过锻造和热处理，生产出外径为Φ100mm，内径为Φ70mm管材。
步骤1加热：采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热至960℃后，保温70分钟出炉锻造；
步骤2锻造：将步骤2加热的管坯用精锻机锻造，锻比为0.8～1.2，终锻温度750℃，总锻比3.0；
步骤3热处理：将步骤2锻造的管材加热至780℃，保温2h，然后在20秒以内将管材从电炉中取出放进风扇区进行风冷却；
步骤4矫直：将步骤3热处理的管材，在德国MEER公司的七辊矫直机上进行矫直，平直度不大于2mm/m，即得。
对实施例2加工得到的TC4钛合金厚壁管材性能、组织进行检测，结果如下：
（1）管材室温力学性能如表2所示。
表2实施例2加工得到的TC4钛合金厚壁管材的力学性能
（2）管材高倍显微组织
实施例2加工得到的TC4钛合金厚壁管材横向显微组织如图2所示。由图2可知，在横断面不同位置均匀性较好，都是由时效β基础的球状和条状初生α组成，且各点的初生α含量远大于25%，完全符合技术要求。
（3）管材超声波探伤
用5兆的探头、全声程进行超声波探伤，管材均通过Ф0.8mm平底孔。
实施例3
实施例3加工的材料为锭号534-20130345的钛合金管坯，外径为Φ140mm，内径为Φ70mm。按本发明的加工方法，经过锻造和热处理，生产出外径为Φ90mm，内径为Φ60mm管材。
步骤1加热：采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热至950℃后，保温60分钟出炉锻造；
步骤2锻造：将步骤1加热的管坯用精锻机锻造，锻比为0.5～1.0，终锻温度750℃，总锻比2.3；
步骤3热处理：将步骤2锻造的管材加热至750℃，保温1.5h，然后在20秒以内将管材从电炉中取出放进风扇区进行风冷却；
步骤4矫直：将步骤3热处理的管材，在德国MEER公司的七辊矫直机上进行矫直，平直度不大于2mm/m。
对实施例3加工得到的TC4钛合金厚壁管材性能、组织进行检测，结果如下：
（1）管材室温力学性能如表3所示。
表3实施例3加工得到的TC4钛合金厚壁管材的力学性能
Figure BDA0000479710720000071
（2）管材高倍组织
实施例3加工得到的TC4钛合金厚壁管材横向显微组织如图3所示。由图3可知，在横断面不同位置均匀性较好，都是由时效β基础的球状和条状初生α组成，且各点的初生α含量远大于20%，完全符合技术要求。
（3）管材超声波探伤
用5兆的探头、全声程进行超声波探伤，管材均通过Ф0.8mm平底孔。
实施例4
实施例4加工的材料为锭号534-20130345的钛合金管坯，外径为Φ140mm，内径为Φ70mm。按本发明的加工方法，经过锻造和热处理，生产出外径为Φ90mm，内径为Φ60mm管材。
步骤1加热：采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热至900℃后，保温150分钟出炉锻造；
步骤2锻造：将步骤1加热的管坯用精锻机锻造，锻比为1.0～1.5，终锻温度750℃，总锻比2.5；
步骤3热处理：将步骤2锻造的管材加热至700℃，保温3h，然后在20秒以内将管材从电炉中取出放进风扇区进行风冷却；
步骤4矫直：将步骤3热处理的管材，在德国MEER公司的七辊矫直机上进行矫直，平直度不大于2mm/m。
实施例5
实施例5加工的材料为锭号534-20130233的管坯，外径为Φ180mm，内径为Φ90mm。按本发明的加工方法，经过锻造和热处理，生产出外径为Φ100mm，内径为Φ70mm管材。
步骤1加热：采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热至1000℃后，保温30分钟出炉锻造；
步骤2锻造：将步骤2加热的管坯用精锻机锻造，锻比为0.8～1.2，终锻温度750℃，总锻比2.8；
步骤3热处理：将步骤2锻造的管材加热至800℃，保温1h，然后在20秒以内将管材从电炉中取出放进风扇区进行风冷却；
步骤4矫直：将步骤3热处理的管材，在德国MEER公司的七辊矫直机上进行矫直，平直度不大于2mm/m，即得。

Claims (2)

1.TC4钛合金厚壁管材的加工方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，加热：
采用电炉加热，将选定的钛合金管坯加热至900℃～1000℃后保温30～150min；
步骤2，锻造：
将步骤1加热的的管坯，用精锻机锻造，锻比为0.5～1.5，终锻温度750℃，总锻比不小于2.0；
步骤3，热处理：
将步骤2锻造后的管材加热至700℃～800℃，保温1～3h，然后在20秒以内将管材取出放进风扇区进行风冷却；
步骤4，矫直：
将步骤3热处理的管材，在七辊矫直机上进行矫直，平直度不大于2mm/m，即得到TC4钛合金厚壁管材。
2.根据权利要去1所述的TC4钛合金厚壁管材的加工方法，其特征在于，步骤1中钛合金管坯的外径为140～220mm，内径为70～120mm。
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