CN104152744A - 一种低成本中高强度耐蚀钛合金及其加工方法 - Google Patents

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CN104152744A CN201410321947.2A CN201410321947A CN104152744A CN 104152744 A CN104152744 A CN 104152744A CN 201410321947 A CN201410321947 A CN 201410321947A CN 104152744 A CN104152744 A CN 104152744A
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李永林
朱宝辉
刘守田
胡革全
汤泉乐
沈立华
孟鑫
马乐
王培军
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DONGFANG TANTALUM INDUSTRY Co Ltd NINGXIA
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Abstract

本发明涉及一种低成本中高强度耐蚀钛合金及其加工方法,其特征在于其合金成分按重量百分数计为:Al:3.5%~4.5%,V:2.0%~3.0%,Fe:1.2%~1.8%,O:0.20%~0.30%,铂族元素Pd:0.04%~0.08%或Ru:0.12%~0.25%或Rh:0.08%~0.14%,余量为Ti,其它杂质要求元素要求为:C≤0.08%,N≤0.03%,H≤0.015%。本发明通过选用廉价的Fe和TiO2、选用低等级海绵钛和添加TC4回收残料,使得新合金的制备成本相比TC4合金降低30%以上;通过添加铂族元素(钯、钌、铑),使得合金的耐腐蚀性性能与TA9和TA10相当,但机械强度比纯钛高出很多;经过热处理后的新合金,其强度和塑性都好于TC4合金,可以进行冷加工,可以冷轧管材、薄板和片材。

Description

一种低成本中高强度耐蚀钛合金及其加工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及有色金属材料技术领域,特别是涉及一种低成本中高强度耐蚀钛合金 及其加工方法。
背景技术
[0002] 钛及钛合金因具有密度小、比强度高、耐腐蚀等优点,被誉为"海洋金属"和"太空 金属",广泛用于航空航天、军工、船舶、化工、医学、体育、汽车等领域。
[0003] TC4 (Ti-6A1-4V)钛合金是1954年研制成功的等轴马氏体型两项合金,现在已经 发展成为世界各国最通用的钛合金,是中强钛合金的代表,广泛用于航空构件、军工、医疗 和其他民用领域。但是由于其冷加工硬化程度强烈,在轧制过程中很容易出现开裂现象,不 能进行冷加工,只能采用机加和挤压的方法进行制备,这样就必然存在着成本高、成材率低 的问题。而且,研究表明,钛金属在氧化性、中性或弱还原性介质中,表面容易形成保护性钝 化膜,使其具有很强的耐蚀性,但在还原性酸溶液或强氧化性介质中,由于表面难以形成完 整的保护性钝化膜,耐蚀性便不够理想,在高温氯化物溶液中还会产生缝隙腐蚀。因此,为 了进一步提高钛的腐蚀性,开发了典型的TA9和TA10耐蚀钛合金,但是这两种合金由于合 金元素浓度低,适用的介质范围比较窄,其机械强度与纯钛相比没有显著的提高。
[0004] 现有技术中,还有一些针对TC4、TA9和TA10进行改进的技术,如: 中国专利CN 103045905 A公开了一种低成本钛合金制备方法,该专利中合金成分按 重量百分比计为 A1 :0 〜3%,Cr :L 6 〜4%,Fe :1 〜2%,Si :0· 01 〜0· 13%,B :0 〜(λ 1%,余 量为钛,其中Cr/Fe为1.6〜2.0,所述钛合金的Κβ值范围是0.5〜0.95, Κβ计算公式 如下所示:Κβ=α/αα+ C2/CK2+ C3/CK3+…+ Cn/CKn,其中Cn为合金元素在合金内的重量 含量%,CK为常用β稳定元素的临界浓度(wt%)。将海绵钛、铬铁中间合金、单值硼、铁单质 和/或铝豆,按所述的合金成分分层布料压制电极,用真空自耗熔炼炉二次熔炼得到铸锭。 该发明合金的原材料成本低,且基本力学性能与Ti-6A1-4V相当。
[0005] 中国专利CN 102061408 A公开了一种低成本钛合金制备方法,该方法采用廉价 的Fe-Mo中间合金和Al-Mo中间合金代替昂贵的合金元素,同时向海绵钛中添加钛的边角 料或残料,利用真空自耗电弧炉熔炼制备钛合金。本发明在增大钛边角料或残料在合金制 备中所占的比例的同时采用大变形量加工等短流程加工方法,使得钛合金的制备成本降低 30%以上。
[0006] 中国专利CN 102828058 A公开了一种低成本钛合金制备方法,该方法为:一、 根据Ti-1. 5Fe-2. 5Mo合金的名义成分将钛粉和MoFe中间合金粉末按配比混合均匀,得到 混合粉末;二、将混合粉末经冷等静压方式压制成型,得到粉末压坯;三、将粉末压坯在温 度为1250°C〜1350°C的真空条件下烧结,得到Ti-1.5Fe-2. 5Mo合金。该发明采用粒度 较粗的纯钛粉为原料,大大降低了钛粉氧含量,从而控制合金中的氧含量,进一步提高了 Ti-1. 5Fe-2. 5Mo合金零件的塑性和疲劳性能,制备的合金的相对密度达到97%以上,抗拉 强度达到850MPa以上,延伸率不小于15%,断面收缩率不小于20%。
[0007] 中国专利CN 1962913 A公开了一种可调节性能的低成本钛合金,该技术在 钛中加入Al、Fe、Cr、Ni、S、B、C、Mo等八种元素,其重量百分数组成按以下公式描述: X+Y+Z+Ti=100%,其中 X=A1 彡 6%,Υ=[(0· 3 彡 Fe 彡 5%) + (0· 1 彡 Cr 彡 2%)]彡 7%,Z=[(Ni 彡 0. 5%) + (S彡1%) + (B彡0. 5%) + (Mo彡0. 8%) + (C彡0. 5%)]彡3%,按上述配置好的合金料经混合压 制成自耗电极,在真空电弧炉中两次熔炼制成:X、Y、Z参数任意固定一个改变另两个能调 配出所需钛合金的力学性能,σ b可以在350Mpa〜1250Mpa内调节,δ可以在5%〜30%内 调节,Ψ可以在10%〜55%内调节。这样不仅成本可大幅度下降,而且可以得到不同力学 性能的钛合金,使钛合金的应用领域更加广阔。
[0008] 中国专利CN 1170767 Α公开了一种新型耐蚀钛合金,该合金成分(按%重量计) 为:Ni=0. 3〜3, Cr=0. 3〜3, Μο=0· 3〜3, Cu=0. 3〜3及平衡量的Ti,且合金可用熔铸压 力加工方法或粉末冶金方法制造。该技术由于采用少量多元合金化的方法,在合金中加入 适量的Ni、Cr、Mo、Cu元素,大大提高了合金的机械强度和在各种介质中的耐蚀性,扩大了 适用介质范围,此外合金加工性能良好,不含稀贵金属,制造成本低,具有市场竞争力和推 广使用价值。
[0009] 中国专利CN 101481759 A公开了一种制备含钌耐蚀钛合金的方法,该技术不改 变原钛及钛合金生产工艺,仅需在电极压制工序添加一定量的钌粉即可生产含钌钛合金的 新冶炼工艺,生产的钛锭钌元素分布均匀,无夹杂等冶金缺陷,具有操作简便、成本低廉和 成分控制精确、稳定等显著优点,解决了钌元素在钛锭冶炼中的添加问题,生产的含钌钛合 金材不影响其常规性能的前提下,提高了钛材料的耐蚀性,可以满足工业领域钛材的使用 需要。
[0010] 中国专利CN 101476059 A公开了一种中强高塑钛合金,该技术中由于铝、锆、 钥、钒和铁等元素的固溶强化效果,合金可保持一定的强度等级,降低合金的原材料成本, 改善了合金的冷加工性能,冷变形量增加,工艺流程缩短,相应的降低了材料的加工成本, 改善了材料的弯曲、折弯、冲压等工艺性能,可进一步满足用户的成型需要。
[0011] 但是,上述专利技术仅仅是针对TC4、TA9和TA10的某一项性能进行的改进:即或 实现了成本的减低,或提高了合金的强度和塑性,或改善了合金的冷加工性能,或提高了耐 腐蚀性能,并没有一项技术可以使钛合金的加工在成本降低的同时,又能够在强度、塑性、 冷加工性能和耐腐性能上同时得到提高。
发明内容
[0012] 本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷,提供一种在成本降低的同时,又 能够在强度、塑性、冷加工性能和耐腐性能上同时得到提高的低成本中高强度耐蚀钛合金。
[0013] 本发明的另一目的是提供上述低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法。
[0014] 为实现本发明的目的所采取的技术方案为: 一种低成本中高强度耐蚀钛合金,其特征在于其合金成分按重量百分数计为:A1 : 3. 5% 〜4. 5%,V :2· 0% 〜3. 0%,Fe :1· 2% 〜1. 8%,0 :0· 20% 〜0· 30%,钼族元素 Pd :0· 04% 〜 0. 08%或Ru :0. 12%〜0. 25%或Rh :0. 08%〜0. 14%,余量为Ti,其它杂质要求元素要求为: C 彡 0· 08%,N 彡 0· 03%,Η 彡 0· 015% ; 所得合金的室温力学性能达到:σ b :1000〜llOOMpa,δ :18%〜25%,Ψ :45%〜60%。
[0015] 一种低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征是:首先按照合金成分配比 将海绵钛、中间合金、TC4二次回收料、二氧化钛和钼族金属粉进行混料,压制成电极,然后 进行两至三次真空自耗熔炼成铸锭,铸锭经开坯和棒坯锻造后进行棒材、管材和板材的生 产; 上述中间合金为铝豆、铝钒和铁钉的混合物。
[0016] 所述开坯和板坯锻造采用快锻机实现,开坯前对铸锭表面进行涂层处理,锻造开 坯温度为950〜1050°C,保温1〜2小时,锻造比2〜10,终锻温度彡800°C,棒坯锻造温度 为850〜1000°C,保温1〜2小时,锻造比2〜6,终锻温度彡750°C,棒坯规格为直径180〜 300 X L mm,棒述锻造火次为1〜6火次。
[0017] 所述棒材的生产工序包括:成品锻造和成品热处理。
[0018] 所述管材的生产工艺包括:热挤压,表面处理,中间品热处理,管材冷轧和成品热 处理。
[0019] 所述板材的生产工艺包括:热轧、表面处理,中间品热处理,板材冷轧和成品热处 理。
[0020] 所述成品锻造采用快锻机和精锻机实现,锻造加热前首先对棒坯表面进行涂层处 理,棒坯锻造温度为850〜1000°C,保温1〜2小时,锻造比2〜6,终锻温度彡750°C,棒坯 锻造火次为1〜6火次。
[0021] 所述热挤压是指采用挤压方法或斜轧穿孔方法进行管坯制备,其中挤压方法中控 制挤压温度为850〜930°C,保温1〜3小时;斜轧穿孔方法中控制中频加热温度为900〜 950°C,保温10〜30分钟。
[0022] 所述管材冷轧采用两辊冷轧开坯一至三道次直接轧制成品,乳制速度为10〜60 次/分钟,乳制送进量为2〜8mm,每一道次变形量为20〜50%,总加工率为30〜70%。
[0023] 所述热轧过程中,控制开坯或一火加热温度为850〜950°C,保温1〜2小时,总加 工率70〜90%,终轧温度彡750°C,2〜4火次热轧加热温度为750〜880°C,保温1〜2小 时,每火次总加工率60〜80%,终锻温度彡600°C。
[0024] 所述板材冷轧采用两辊冷轧3〜5次,道次变形量为10%〜30%,总加工率为40%〜 60%。
[0025] 所述中间品热处理或成品热处理采用真空退火热处理方式,退火温度为750〜 850°C,保温1〜3小时,真空度不低于ΙΧΙΟ-lPa。本发明是在TC4钛合金的基础上提出 的一种新合金,用廉价的Fe和110 2代替昂贵的金属V,在合金的组成上降低了成本;同时由 于Fe和0元素含量较高,在电极制备过程中又选用低等级海绵钛和添加 TC4回收残料,从 而进一步降低了成本,最终使得新合金的制备成本相比TC4合金降低30%以上。
[0026] 本发明的新合金经过热处理后〇 b为1000〜llOOMpa,δ为18%〜25%,Ψ为 45%〜60%,其强度和塑性都好于TC4合金,可以进行冷加工,可以冷轧管材、薄板和片材。
[0027] 本发明的新合金通过添加钼族元素(钯、钌、铑),使得合金的耐腐蚀性性能与ΤΑ9 和ΤΑ10相当,但机械强度比纯钛高出很多。
具体实施方式
[0028] 下面结合实例对本发明的具体实施方式作详细说明。应该理解的是,实例是用于 说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。
[0029] 本发明的低成本中高强度耐蚀钛合金棒材制造的工艺路线如下: 海绵钦+中间合金+TC4二次回收料+二氧化钦+钼族金属粉一混料一制备电极一两 次真空自耗电弧炉溶炼一扒皮一锻造一热处理一机加工一精整一成品棒材。
[0030] 本发明的低成本中高强度耐蚀钛合金板材制造的工艺路线如下: 海绵钦+中间合金+TC4二次回收料+二氧化钦+钼族金属粉一混料一制备电极一两 次真空自耗电弧炉溶炼一扒皮一锻造一机加工一涂层一热乳一表面处理一热处理一表面 处理一冷乳一表面处理一热处理一精整一成品板材。
[0031] 本发明的低成本中高强度耐蚀钛合金管材制造的工艺路线如下: 海绵钦+中间合金+TC4二次回收料+二氧化钦+钼族金属粉一混料一制备电极一两 次真空自耗电弧炉溶炼一扒皮一锻造一机加工一钻孔一热挤压一表面处理一冷乳一表面 处理一热处理一精整一成品管材。
[0032] 下述各个实施例,均采用上述工艺路线,只不过对于常规工艺的描述进行了省略, 如扒皮、机加工、表面处理、精整等工序。其中表面处理:对热加工板坯需进行碱洗(配比为 85〜95%Na0H+15〜5NaN0 3,重量百分比)和酸洗(配比为HF :HN03 :H20=5〜10% :30〜40% : 余量,体积比)去除表面氧化皮,水洗清洁,再进行表面修磨,保证表面无肉眼可见的表面缺 陷。对热加工管坯需进行酸洗和水洗或者碱洗、酸洗和水洗除去表面涂层或表面氧化皮(在 HF :H2S04 ENOS :Η20=1· 5〜2. 5 :20 :34〜39 :100 (体积比)混合液中,浸泡1〜3小时),再 进行表面扒皮(机械扒皮或手工刮料),内表面采用镗孔处理,镗孔量〇. 2〜1. 5mm,成品外 表面米用机械抛光的方式,磨抛量〇. 1〜〇. 3mm。
[0033] 实施例1 : 本实施例合金配方为:A1 :3. 5%,V :2. 5%,Fe :1. 5%,0 :0. 25%,Pd :0. 04%,余量为 Ti 和 不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按上 述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行二次熔炼,铸锭规格为 Φ 365 XLmm,扒皮后为Φ 350 XLmm。铸锭先进行涂层处理,然后进行开坯和板坯锻造,锻造 开坯温度为950°C,保温1. 5小时,终锻温度彡800°C,板坯锻造温度为850°C,保温1小时, 终锻温度彡750°C,板坯规格为厚度30X宽度300XL mm,板坯锻造火次为3火次。板坯机 加祛除表面缺陷后,涂层,加热900°C/lh,热轧至厚度20mm的中间坯料。中间坯料经除油 处理,700°C退火、表面修磨处理后,在冷轧机上三道次最终轧制到3mm,经除油、退火碱酸洗 精整工序得到成品板材。成品板材经700°C /lh的热处理制度后,取力性样品进行测试,结 果:抗拉强度为1050MPa,规定非比例延伸强度950MPa,延伸率为21%,断面收缩率为55%。 常温下在15%盐酸和20%硫酸中年腐蚀率分别为0. 17和0. 12mm/a。经测算成品板材的制 造成本相比同规格TC4板材的成本降低了 32%。
[0034] 实施例2 : 本实施例合金配方为:A1 :4. 0%,V :2. 5%,Fe :1. 5%,0 :0. 25%,Pd :0. 06%,余量为 Ti 和 不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按上 述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行二次熔炼,铸锭规格为 Φ 365 XLmm,扒皮后为Φ 350 XLmm。铸锭先进行涂层处理,然后进行开坯和板坯锻造,锻造 开坯温度为950°C,保温1. 5小时,终锻温度彡800°C,板坯锻造温度为850°C,保温1小时, 终锻温度彡750°C,板坯规格为厚度30X宽度300XL mm,板坯锻造火次为3火次。板坯机 加祛除表面缺陷后,涂层,加热900°C/lh,热轧至厚度20mm的中间坯料。中间坯料经除油 处理,700°C退火、表面修磨处理后,在冷轧机上三道次最终轧制到1. 5mm,经除油、退火碱酸 洗精整工序得到成品板材。成品板材经700°C /lh的热处理制度后,取力性样品进行测试, 结果:抗拉强度为llOOMPa,规定非比例延伸强度980MPa,延伸率为20%,断面收缩率为54%。 常温下在15%盐酸和20%硫酸中年腐蚀率分别为0. 16和0. llmm/a。经测算成品板材的制 造成本相比同规格TC4板材的成本降低了 31%。
[0035] 实施例3 : 本实施例合金配方为:A1 :4. 5%,V :2. 5%,Fe :1. 5%,0 :0. 25%,Pd :0. 08%,余量为 Ti 和 不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按上 述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行二次熔炼,铸锭规格为 Φ 365 XLmm,扒皮后为Φ 350 XLmm。铸锭先进行涂层处理,然后进行开坯和板坯锻造,锻造 开坯温度为950°C,保温1. 5小时,终锻温度彡800°C,板坯锻造温度为850°C,保温1小时, 终锻温度彡750°C,板坯规格为厚度30X宽度300XL mm,板坯锻造火次为3火次。板坯机 加祛除表面缺陷后,涂层,加热900°C/lh,热轧至厚度20mm的中间坯料。中间坯料经除油 处理,700°C退火、表面修磨处理后,在冷轧机上四道次最终轧制到1mm,经除油、退火碱酸洗 精整工序得到成品板材。成品板材经750°C /lh的热处理制度后,取力性样品进行测试,结 果:抗拉强度为1090MPa,规定非比例延伸强度970MPa,延伸率为22%,断面收缩率为55%。 常温下在15%盐酸和20%硫酸中年腐蚀率分别为0. 17和0. 13mm/a。经测算成品板材的制 造成本相比同规格TC4板材的成本降低了 30. 5%。
[0036] 实施例4 : 本实施例合金配方为:A1 :3. 9%,V :2. 6%,Fe :1. 2%,0 :0. 3%,Ru :0. 08%,余量为 Ti 和 不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按上 述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行二次熔炼,铸锭规格为 Φ625 X Lmm,扒皮后为Φ 590 X Lmm。铸锭经1000°C加热,保温1. 5小时,3火次锻至Φ 220_ 的挤压管坯用棒材。棒坯经钻孔后,在3500吨挤压机上加热900°C /1. 5h,挤压成Φ 70 X 8mm 的管坯,管坯经酸洗、750°C /lh退火、矫直和精整工序得到冷轧管材坯料。采用两辊冷轧开 坯两道次,多辊直接冷轧成Φ38Χ1. 2_成品管材。管坯或半成品管内表面使用氯化石蜡、 外表面使用机油和石蜡混合液进行润滑,乳制速度为10〜60次/分钟,乳制送进量为2〜 8mm,每一道次变形量为20〜50%,总加工率为30〜70%。成品管材经700°C /lh的热处理 制度后,取力性样品进行测试,结果:抗拉强度为llOOMPa,规定非比例延伸强度970MPa,延 伸率为24%,断面收缩率为60%。常温下在15%盐酸和20%硫酸中年腐蚀率分别为0. 11和 0. 09mm/a。经测算成品管材的制造成本相比同规格TC4管材的成本降低了 35%。
[0037] 实施例5 : 本实施例合金配方为:A1 :3. 9%,V :2. 6%,Fe :1. 5%,0 :0. 3%,Ru :0. 10%,余量为 Ti 和不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按 上述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行二次熔炼,铸锭规格 为〇625XLmm,扒皮后为〇590XLmm。铸锭经1000°C加热,保温1.5小时,3火次锻至 Φ220mm的挤压管坯用棒材。棒坯经钻孔后,在3500吨挤压机上加热930°C /1.5h,挤压 成Φ 120 X 10mm的管坯,管坯经酸洗、800°C /lh退火、矫直和精整工序得到冷轧管材坯料。 采用两辊冷轧开坯两道次,多辊直接冷轧成Φ89Χ3. 5mm成品管材。管坯或半成品管内表 面使用氯化石蜡、外表面使用机油和石蜡混合液进行润滑,乳制速度为10〜60次/分钟, 轧制送进量为2〜8mm,每一道次变形量为20〜50%,总加工率为30〜70%。成品管材经 750°C /lh的热处理制度后,取力性样品进行测试,结果:抗拉强度为1080MPa,规定非比例 延伸强度950MPa,延伸率为23%,断面收缩率为58%。常温下在15%盐酸和20%硫酸中年腐 蚀率分别为〇. 09和0. llmm/a。经测算成品管材的制造成本相比同规格TC4管材的成本降 低了 36%。
[0038] 实施例6 : 本实施例合金配方为:A1 :3. 9%,V :2. 6%,Fe :1. 8%,0 :0. 3%,Ru :0. 14%,余量为 Ti 和 不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按上 述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行二次熔炼,铸锭规格为 Φ625 X Lmm,扒皮后为Φ 590 X Lmm。铸锭经1000°C加热,保温1. 5小时,4火次锻至Φ 155_ 的挤压管坯用棒材。棒坯经钻孔后,在3500吨挤压机上加热850°C /1. 5h,挤压成Φ48 X 5mm 的管坯,管坯经酸洗、700°C /lh退火、矫直和精整工序得到冷轧管材坯料。采用两辊冷轧开 坯四道次,多辊两道次直接冷轧成Φ8Χ0. 5mm成品管材。管坯或半成品管内表面使用氯 化石蜡、外表面使用机油和石蜡混合液进行润滑,乳制速度为10〜60次/分钟,乳制送进 量为2〜8mm,每一道次变形量为20〜50%,总加工率为30〜70%。成品管材经700°C /lh 的热处理制度后,取力性样品进行测试,结果:抗拉强度为1070MPa,规定非比例延伸强度 930MPa,延伸率为26%,断面收缩率为60%。常温下在15%盐酸和20%硫酸中年腐蚀率分别 为0. 10和0. 10mm/a。经测算成品管材的制造成本相比同规格TC4管材的陈本降低了 33%。
[0039] 实施例7 : 本实施例合金配方为:A1 :3. 9%,V :2. 0%,Fe :1. 5%,0 :0. 2%,Pd :0. 12%,余量为 Ti 和 不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按上 述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行三次熔炼,铸锭规格为 Φ 920 X Lmm,扒皮后为Φ 890 X Lmm。采用快锻机对铸锭进行开坯和棒坯锻造,开坯加热前对 铸锭表面进行涂层处理,锻造开坯温度为1050°C,保温2小时,终锻温度> 800°C,棒坯锻造 温度为l〇〇〇°C,保温2小时,终锻温度彡750°C,棒坯规格为直径300XL mm,棒坯锻造火次 为2火次。采用快锻机进行成品棒材锻造,加热前对棒坯表面进行涂层处理,棒坯锻造温度 为950°C,保温2小时,终锻温度彡750°C,成品棒材规格为直径120XL mm,棒坯锻造火次 为2火次。成品棒材经840°C /lh的热处理制度后,取力性样品进行测试,结果:抗拉强度 为1080MPa,规定非比例延伸强度950MPa,延伸率为22%,断面收缩率为50%。常温下在15% 盐酸和20%硫酸中年腐蚀率分别为0. 12和0. llmm/a。经测算成品棒材的制造成本相比同 规格TC4棒材的成本降低了 35%。
[0040] 实施例8 : 本实施例合金配方为:A1 :3. 9%,V :2. 5%,Fe :1. 5%,0 :0. 2%,Pd :0. 20%,余量为 Ti 和 不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按上 述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行三次熔炼,铸锭规格为 Φ 920 X Lmm,扒皮后为Φ 890 X Lmm。采用快锻机对铸锭进行开坯和棒坯锻造,开坯加热前对 铸锭表面进行涂层处理,锻造开坯温度为1050°C,保温2小时,终锻温度> 800°C,棒坯锻造 温度为950°C,保温1. 5小时,终锻温度彡750°C,棒坯规格为直径180 X L mm,棒坯锻造火次 为3火次。采用快锻机进行成品棒材锻造,加热前对棒坯表面进行涂层处理,棒坯锻造温度 为8501:,保温1.5小时,终锻温度彡7501:,成品棒材规格为直径80\1^臟,棒坯锻造火次 为2火次。成品棒材经820°C /lh的热处理制度后,取力性样品进行测试,结果:抗拉强度 为1090MPa,规定非比例延伸强度970MPa,延伸率为23%,断面收缩率为52%。常温下在15% 盐酸和20%硫酸中年腐蚀率分别为0. 11和0. 12mm/a。经测算成品棒材的制造成本相比同 规格TC4棒材的成本降低了 36%。
[0041] 实施例9: 本实施例合金配方为:A1 :3. 9%,V :3. 0%,Fe :1. 5%,0 :0. 2%,Pd :0. 25%,余量为 Ti 和 不可避免的杂质,采用二级海绵钛,二氧化钛、TC4二次回收料、A1-V、铝豆和铁钉,按上 述重量百分比配料、混料、压制成电极,在真空自耗电弧炉中进行三次熔炼,铸锭规格为 Φ 920 X Lmm,扒皮后为Φ 890 X Lmm。采用快锻机对铸锭进行开坯和棒坯锻造,开坯加热前对 铸锭表面进行涂层处理,锻造开坯温度为1050°C,保温2小时,终锻温度> 800°C,棒坯锻造 温度为950°C,保温1. 5小时,终锻温度彡750°C,棒坯规格为直径180 X L mm,棒坯锻造火次 为3火次。采用精锻机进行成品棒材锻造,加热前对棒坯表面进行涂层处理,棒坯锻造温度 为850°C,保温1. 5小时,终锻温度彡750°C,成品棒材规格为直径30XL mm,棒坯锻造火次 为3火次。成品棒材经800°C /lh的热处理制度后,取力性样品进行测试,结果:抗拉强度 为llOOMPa,规定非比例延伸强度980MPa,延伸率为22%,断面收缩率为50%。常温下在15% 盐酸和20%硫酸中年腐蚀率分别为0. 13和0. 09mm/a。经测算成品棒材的制造成本相比同 规格TC4棒材的成本降低了 37%。

Claims (12)

1. 一种低成本中高强度耐蚀钛合金,其特征在于其合金成分按重量百分数计为:A1 : 3. 5% 〜4. 5%,V :2· 0% 〜3. 0%,Fe : 1. 2% 〜1. 8%,0 :0· 20% 〜0· 30%,钼族元素 Pd :0· 04% 〜 0. 08%或Ru :0. 12%〜0. 25%或Rh :0. 08%〜0. 14%,余量为Ti,其它杂质要求元素要求为: C 彡 0· 08%,N 彡 0· 03%,Η 彡 0· 015% ; 所得合金的室温力学性能达到:σ b :1000〜llOOMpa,δ :18%〜25%,Ψ :45%〜60%。
2. 按照权利要求1所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征是:首先按 照合金成分配比将海绵钛、中间合金、TC4二次回收料、二氧化钛和钼族金属粉进行混料,压 制成电极,然后进行两至三次真空自耗熔炼成铸锭,铸锭经开坯和棒坯锻造后进行棒材、管 材和板材的生产; 上述中间合金为铝豆、铝钒和铁钉的混合物。
3. 按照权利要求2所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述开 坯和板坯锻造采用快锻机实现,开坯前对铸锭表面进行涂层处理,锻造开坯温度为950〜 1050°C,保温1〜2小时,锻造比2〜10,终锻温度彡800°C,棒坯锻造温度为850〜1000°C, 保温1〜2小时,锻造比2〜6,终锻温度彡750°C,棒坯规格为直径180〜300 X L謹,棒坯 锻造火次为1〜6火次。
4. 按照权利要求2所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述棒 材的生产工序包括:成品锻造和成品热处理。
5. 按照权利要求2所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述管 材的生产工艺包括:热挤压,表面处理,中间品热处理,管材冷轧和成品热处理。
6. 按照权利要求2所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述板 材的生产工艺包括:热轧、表面处理,中间品热处理,板材冷轧和成品热处理。
7. 按照权利要求4所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述成 品锻造采用快锻机和精锻机实现,锻造加热前首先对棒坯表面进行涂层处理,棒坯锻造温 度为850〜1000°C,保温1〜2小时,锻造比2〜6,终锻温度彡750°C,棒坯锻造火次为1〜 6火次。
8. 按照权利要求5所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述 热挤压是指采用挤压方法或斜轧穿孔方法进行管坯制备,其中挤压方法中控制挤压温度为 850〜930°C,保温1〜3小时;斜轧穿孔方法中控制中频加热温度为900〜950°C,保温 10〜30分钟。
9. 按照权利要求5所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述管 材冷轧采用两辊冷轧开坯一至三道次直接轧制成品,乳制速度为10〜60次/分钟,乳制送 进量为2〜8mm,每一道次变形量为20〜50%,总加工率为30〜70%。
10. 按照权利要求6所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述 热轧过程中,控制开坯或一火加热温度为850〜950°C,保温1〜2小时,总加工率70〜 90%,终轧温度彡750°C,2〜4火次热轧加热温度为750〜880°C,保温1〜2小时,每火次 总加工率60〜80%,终锻温度彡600°C。
11. 按照权利要求6所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在于所述 板材冷轧采用两辊冷轧3〜5次,道次变形量为10%〜30%,总加工率为40%〜60%。
12. 按照权利要求4、5或6所述的低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法,其特征在 于所述中间品热处理或成品热处理采用真空退火热处理方式,退火温度为750〜850°C,保 温1〜3小时,真空度不低于1 X 10-lPa。
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