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
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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
[0005] 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。
[0006] 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:
[0007] 步骤I,加热:
[0008] 采用电炉加热,将选定的钛合金管坯加热至900°C〜1000°C后保温30〜150min ;
[0009] 步骤2,锻造:
[0010] 将步骤I加热的的管坯,用精锻机锻造,锻比为0.5〜1.5,终锻温度750°C,总锻比不小于2.0 ;
[0011] 步骤3,热处理:
[0012] 将步骤2锻造后的管材加热至700°C〜800°C,保温I〜3h,然后在20秒以内将管材取出放进风扇区进行风冷却;
[0013] 步骤4,矫直:
[0014] 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。
[0015] 本发明的特点还在于,
[0016] 步骤I中钦合金管还的外径为140〜220mm,内径为70〜120mm。
[0017] 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
[0018] 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;
[0019] 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;
[0020] 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
[0021] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0022] 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:
[0023] 步骤1,选用外径为140〜220mm,内径为70〜120mm的钛合金管坯;
[0024] 步骤2,加热:
[0025] 采用电炉加热,将选定的钛合金管坯加热至900°C〜1000°C后保温30〜150min ;
[0026] 步骤3,锻造:
[0027] 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°C,总锻比不小于2.0 ;
[0028] 步骤4,热处理:
[0029] 将步骤3锻造后的管材加热至700°C〜800°C,保温I〜3h,然后在20秒以内将管材取出放进风扇区进行风冷却;
[0030] 步骤5,矫直:
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 实施例1
[0034] 实施例1加工的材料为锭号534-20130121的钛合金管坯,外径为Φ220πιπι,内径为Φ120πιπι。按本发明的加工方法,经过锻造和热处理,生产出外径为Φ150πιπι,内径为Φ 10Omm 管材。
[0035] 步骤I加热:采用电炉加热,将选定的钛合金管坯加热至980°C后,保温90分钟出炉锻造;
[0036] 步骤2锻造:将步骤I加热的管坯用精锻机锻造,锻比为0.5〜1.0,终锻温度750°C,总锻比 2.0 ;
[0037] 步骤3热处理:将步骤2锻造的管材加热至780V,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;[0038] 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,平直度不大于即得。
[0039] 对实施例1加工的管材性能、组织进行检测,结果如下:
[0040] (1)管材室温力学性能如表1所示。
[0041] 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 CN103894441AD00051
[0044] (2)管材高倍显微组织
[0045] 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。
[0046] (3)管材超声波探伤
[0047] 用5兆的探头、全声程进行超声波探伤,管材均通过Φ 1.2mm平底孔。
[0048] 实施例2
[0049] 实施例2加工的材料为锭号534-20130233的管坯,外径为Φ 180mm,内径为C>90mm。按本发明的加工方法,经过锻造和热处理,生产出外径为C1IOOmm,内径为C>70mm管材。
[0050] 步骤I加热:采用电炉加热,将选定的钛合金管坯加热至960°C后,保温70分钟出炉锻造;
[0051] 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°C,总锻比 3.0 ;
[0052] 步骤3热处理:将步骤2锻造的管材加热至780V,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;
[0053] 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,平直度不大于即得。
[0054] 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:
[0055] (I)管材室温力学性能如表2所示。[0056] 表2实施例2加工得到的TC4钛合金厚壁管材的力学性能
[0057]
Figure CN103894441AD00061
[0058] (2)管材高倍显微组织
[0059] 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。
[0060] (3)管材超声波探伤
[0061] 用5兆的探头、全声程进行超声波探伤,管材均通过Φ0.8mm平底孔。
[0062] 实施例3
[0063] 实施例3加工的材料为锭号534-20130345的钛合金管坯,外径为Φ 140mm,内径为C>70mm。按本发明的加工方法,经过锻造和热处理,生产出外径为Φ90ιήπι,内径为Φ60ιήπι管材。
[0064] 步骤I加热:采用电炉加热,将选定的钛合金管坯加热至950°C后,保温60分钟出炉锻造;
[0065] 步骤2锻造:将步骤I加热的管坯用精锻机锻造,锻比为0.5~1.0,终锻温度750°C,总锻比 2.3 ;
[0066] 步骤3热处理:将步骤2锻造的管材加热至750°C,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;
[0067] 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。
[0068] 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:
[0069] (1)管材室温力学性能如表3所示。
[0070] 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 CN103894441AD00071
[0072] (2)管材高倍组织
[0073] 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。
[0074] (3)管材超声波探伤
[0075] 用5兆的探头、全声程进行超声波探伤,管材均通过Φ0.8mm平底孔。
[0076] 实施例4
[0077] 实施例4加工的材料为锭号534-20130345的钛合金管坯,外径为Φ 140mm,内径为C>70mm。按本发明的加工方法,经过锻造和热处理,生产出外径为Φ90ιήπι,内径为Φ60ιήπι管材。
[0078] 步骤I加热:采用电炉加热,将选定的钛合金管坯加热至900°C后,保温150分钟出炉锻造;
[0079] 步骤2锻造:将步骤I加热的管坯用精锻机锻造,锻比为1.0~1.5,终锻温度750°C,总锻比 2.5 ;
[0080] 步骤3热处理:将步骤2锻造的管材加热至700°C,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;
[0081] 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。
[0082] 实施例5
[0083] 实施例5加工的材料为锭号534-20130233的管坯,外径为Φ 180mm,内径为C>90mm。按本发明的加工方法,经过锻造和热处理,生产出外径为C1IOOmm,内径为C>70mm管材。
[0084] 步骤I加热:采用电炉加热,将选定的钛合金管坯加热至1000°C后,保温30分钟出炉锻造;
[0085] 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°C,总锻比 2.8 ;
[0086] 步骤3热处理:将步骤2锻造的管材加热至800°C,保温lh,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;
[0087] 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I,加热: 采用电炉加热,将选定的钛合金管坯加热至900°C~1000°C后保温30~150min ; 步骤2,锻造: 将步骤I加热的的管坯,用精锻机锻造,锻比为0.5~1.5,终锻温度750°C,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°C~800°C,保温I~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I所述的TC4钛合金厚壁管材的加工方法,其特征在于,步骤I中钛合金管还的外径为140~220mm,内径为70~120mm。
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