CN107740020A - 一种钛镍管材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钛镍管材的制备方法，具体为：将海绵钛和Ni粉，压制成真空熔炼用的合金电极，熔炼为合金铸锭；将合金铸锭锻造加工成棒坯，并将棒坯挤压成管坯；对管坯进行两次轧制，并退火处理，然后快速冷却，即得到钛镍管材。本发明通过加入少量的Ni对钛进行强化，从而可以在保证管材塑性较高的条件下得到具有较高的强度，达到强韧化的目的，不过能提高了钛材的耐腐蚀性能。通过对加工过程的控制提高了管材的抗拉强度和延伸率。

Description

一种钛镍管材的制备方法
技术领域
本发明属于钛合金管材技术领域，涉及一种钛镍管材的制备方法。
背景技术
钛管生产目前普遍采用冷轧工艺，其塑性变形过程和板材及棒材存在明显差异：首先要求材料具有较高的塑性变形能力，一般材料的延伸率应大于20％，所以适合钛管生产的材料在纯钛中有TA1、TA2，在钛合金中有少量的耐蚀钛合金如TA9、TA10等。其次管材的径厚比γ(厚度和直径的比值)也是影响冷轧工艺的重要因素，γ大于0.1时称为厚壁管，厚壁管轧制时容易产生开裂，包括微小的裂纹和贯穿性裂纹。
在化工行业某些高温高压场合，需要纯钛管的强度达到Gr.3、Gr.4等较高级别，同时，为了保证管材足够的耐压能力，管材的壁厚往往较大，如上所述，冷轧管的生产难度随钛材强度级别的提高以及径厚比γ的增大而增大，所以高强厚壁管的生产将更加困难，产品的成品率很低，厚壁高强纯钛管的生产是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛镍管材的制备方法，用以制备轻度较高、耐腐蚀的钛合金管材。
本发明所采用的技术方案是，一种钛镍管材的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将海绵钛和Ni粉，压制成真空熔炼用的合金电极；
步骤2，将步骤1得到的电极熔炼为合金铸锭；
步骤3，将步骤2得到的合金铸锭锻造加工成棒坯，并将棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3得到的管坯进行两次轧制，并退火处理，然后快速冷却，即得到钛镍管材。
本发明的特点还在于，
步骤1中Ni粉的质量为海绵钛的0.1～0.2％。
步骤2具体为：将制备好的合金电极在0.1～1.0Pa之间于1900～2300℃熔炼2.0～5.0h，在真空中冷却3.0～5.0h后，取出铸锭，去除表面污染物和氧化皮，得到合金铸锭。
所述步骤4中所述两次轧制包括预轧制和成品轧制，预轧制的变形率控制在50～60％。
预轧制温度为500～750℃。
成形轧制温度为850～1200℃。
轧制后均需进行退火，退火处理温度为350～600℃，时间为0.5～2h。
快速降温速率为100℃/秒～160℃/秒。
本发明的有益效果是，本发明通过加入少量的Ni对钛进行强化，从而可以在保证管材塑性较高的条件下得到具有较高的强度，达到强韧化的目的，不过能提高了钛材的耐腐蚀性能。同时通过预轧和成形轧两步轧制，细化了管材组织；并控制退火工艺，降低了轧制时硬度，提高了材料韧性，改变了组织结构，细化了晶粒度，进而提高了性能。然后通过快速冷却进一步细化钛合金的晶粒，使其性能更加均匀化，同时使管材的抗拉强度和延伸率实现双高。使本发明得到的成品管材，在后续深加工过程中乃至后续产品的工作状况下，长期处于优良的力学性能状态。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种钛镍管材的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，在海绵钛中加入Ni粉，使得Ni粉的质量为海绵钛的0.1～0.2％，压制成真空熔炼用的合金电极；
步骤2，将制备好的合金电极在0.1～1.0Pa之间于1900～2300℃熔炼2.0～5.0h，在真空中冷却3.0～5.0h后，取出铸锭，去除表面污染物和氧化皮，得到熔炼后的合金铸锭；
步骤3，将合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，将管坯加热到500～750℃，进行初步轧制，变形率为50～60％；然后在350～600℃，退火处理0.5～2h；
步骤5，将初步轧制后的管坯在850～1200℃下精轧，轧制成形；在350～600℃，退火处理0.5～2h后，以100℃/秒～160℃/秒降温速率快速冷却至环境温度。
本发明通过加入少量的Ni对钛进行强化，从而可以在保证管材塑性较高的条件下得到具有较高的强度，达到强韧化的目的，不过能提高了钛材的耐腐蚀性能。
本发明通过预轧和成形轧两步轧制，细化了管材组织；并控制退火工艺，降低了轧制时硬度，提高了材料韧性，改变了组织结构，细化了晶粒度，进而提高了性能。然后通过快速冷却进一步细化钛合金的晶粒，使其性能更加均匀化，同时使管材的抗拉强度和延伸率实现双高。使本发明得到的成品管材，在后续深加工过程中乃至后续产品的工作状况下，长期处于优良的力学性能状态。
实施例1
步骤1，在海绵钛中加入Ni粉，使得Ni粉的质量为海绵钛的0.1％，压制成真空熔炼用的合金电极；
步骤2，将制备好的合金电极在0.1～0.3Pa于1900℃熔炼5.0h，在真空中冷却3.0h后，取出铸锭，去除表面污染物和氧化皮，得到熔炼后的合金铸锭；
步骤3，将合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，将管坯加热到500℃，进行初步轧制，变形率为50％；然后在350℃，退火处理0.5h；
步骤5，将初步轧制后的管坯在850℃下精轧，轧制成形；在350℃，退火处理0.5h后，以100℃/秒℃/秒降温速率快速冷却至环境温度。
实施例2
步骤1，在海绵钛中加入Ni粉，使得Ni粉的质量为海绵钛的0.2％，压制成真空熔炼用的合金电极；
步骤2，将制备好的合金电极在0.7～1.0Pa之间于2300℃熔炼2.0h，在真空中冷却5.0h后，取出铸锭，去除表面污染物和氧化皮，得到熔炼后的合金铸锭；
步骤3，将合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，将管坯加热到750℃，进行初步轧制，变形率为60％；然后在600℃，退火处理2h；
步骤5，将初步轧制后的管坯在1200℃下精轧，轧制成形；在600℃，退火处理2h后，以160℃/秒降温速率快速冷却至环境温度。
实施例3
步骤1，在海绵钛中加入Ni粉，使得Ni粉的质量为海绵钛的0.15％，压制成真空熔炼用的合金电极；
步骤2，将制备好的合金电极在0.4～0.6Pa之间于2000℃熔炼3.5h，在真空中冷却4.0h后，取出铸锭，去除表面污染物和氧化皮，得到熔炼后的合金铸锭；
步骤3，将合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，将管坯加热到600℃，进行初步轧制，变形率为55％；然后在500℃，退火处理1.5h；
步骤5，将初步轧制后的管坯在1000℃下精轧，轧制成形；在500℃，退火处理1.5h后，以120℃/秒降温速率快速冷却至环境温度。

Claims (8)

1.一种钛镍管材的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将海绵钛和Ni粉，压制成真空熔炼用的合金电极；
步骤2，将步骤1得到的电极熔炼为合金铸锭；
步骤3，将步骤2得到的合金铸锭锻造加工成棒坯，并将棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3得到的管坯进行两次轧制，并退火处理，然后快速冷却，即得到钛镍管材。
2.根据权利要求1所述的一种钛镍管材的制备方法，其特征在于，所述步骤1中Ni粉的质量为海绵钛的0.1～0.2％。
3.根据权利要求1所述的一种钛镍管材的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将制备好的合金电极在0.1～1.0Pa之间于1900～2300℃熔炼2.0～5.0h，在真空中冷却3.0～5.0h后，取出铸锭，去除表面污染物和氧化皮，得到合金铸锭。
4.根据权利要求1所述的一种钛镍管材的制备方法，其特征在于，所述步骤4中所述两次轧制包括预轧制和成品轧制，预轧制的变形率控制在50～60％。
5.根据权利要求4所述的一种钛镍管材的制备方法，其特征在于，所述预轧制温度为500～750℃。
6.根据权利要求4所述的一种钛镍管材的制备方法，其特征在于，所述成形轧制温度为850～1200℃。
7.根据权利要求1或4所述的一种钛镍管材的制备方法，其特征在于，所述轧制后均需进行退火，退火处理温度为350～600℃，时间为0.5～2h。
8.根据权利要求1所述的一种钛镍管材的制备方法，其特征在于，所述快速降温速率为100℃/秒～160℃/秒。
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