CN107746998A - 一种适用于钛合金管的钛合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种适用于钛合金管的钛合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于钛合金管的钛合金材料，按质量百分比由以下组分组成：Ti84.74％～87.93％，Al6.5％～7.1％，Fe1.2％～2.6％，Zr0.10％～0.20％，Si0.07％～0.16％，Mo4.2％～5.2％，以上组分质量百分比之和为100％；本发明还公开了该钛合金管的制备方法：将金属原料混合后，制备成管坯，并对管坯进行加热，之后进行斜轧穿孔、连轧得到荒管，将荒管加热，进行张力减径，空冷，得到钛合金管；该方法步骤简单，成品率高，质量好，性能优，成本低，可实现规模化生产。

Description

一种适用于钛合金管的钛合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种适用于钛合金管的钛合金材料，还涉及该钛合金管的制备方法。
背景技术
钛合金管因具有密度小、耐腐蚀性好、比强度高、耐热性强等优点，广泛的应用于各个领域中。它们具有较高的力学性能、优良的冲压性能，并可进行各种形式的焊接，焊接接头强度可达基体金属强度的90％，且切削加工性能良好。同时，钛制管对氯化物、硫化物和氨具有较高的耐蚀性能，在海水中的耐蚀性比铝合金、不锈钢、镍基合金还高，且耐水冲击性能较强。
随着钛合金的不断发展，越来越需求高强度、高韧性、耐高温和耐腐蚀的钛合金，尤其是钛合金管需求越来越多，而钛合金管的加工难度越来越大。因此，设计一种制备钛合金管的方法具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于钛合金管的钛合金材料，该钛合金材料具有高的强度和韧性。
本发明的另一个目的是提供该钛合金管的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种适用于钛合金管的钛合金材料，按质量百分比由以下组分组成：Ti84.74％～87.93％，Al6.5％～7.1％，Fe1.2％～2.6％，Zr0.10％～0.20％，Si0.07％～0.16％，Mo4.2％～5.2％，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种钛合金管的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取如下原料：Ti 84.74％～87.93％，Al6.5％～7.1％，Fe1.2％～2.6％，Zr0.10％～0.20％，Si0.07％～0.16％，Mo4.2％～5.2％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的金属原料混合，制备成管坯；
步骤3，将步骤2所得的管坯进行加热；
步骤4，将经步骤3得到的管坯进行斜轧穿孔，得到毛管；
步骤5，在步骤4中的毛管内外表面添加润滑剂后，进行连轧得到荒管；
步骤6，将步骤5中得到的荒管继续加热，进行张力减径，空冷，得到钛合金管。
本发明另一个技术方案的特点还在于，
步骤2中，加热温度为990℃～1090℃，保温时间为30min～50min。
步骤5中，润滑剂的质量与管坯质量之比为0.05～0.08：1，润滑剂为石蜡、轧制油、机油中的任意一种。
步骤5中，连轧过程中的工艺参数为：加热温度为560℃～900℃，保温时间为3h-4h，轧制速度为20次/min～90次/min。
步骤6中，加热温度为830℃～850℃，张力减径变形量为15％～30％。
本发明的有益效果是，
1.本发明适用于钛合金管的钛合金材料，由于添加少量具有细化晶粒组织的Zr，这样与钛可以形成连续固溶体；该合金在保证高强度的情况下具有较高的塑性，同时，少量Si元素提高了钛合金管强度及抗氧化性能；
2.本发明钛合金管的制备方法，该方法步骤简单，成品率高，质量好，性能优，成本低，可实现规模化生产。
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。
本发明一种适用于钛合金管的钛合金材料，按质量百分比由以下组分组成：Ti84.74％～87.93％，Al6.5％～7.1％，Fe1.2％～2.6％，Zr0.10％～0.20％，Si0.07％～0.16％，Mo4.2％～5.2％，以上组分质量百分比之和为100％。
上述钛合金管的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取如下原料：Ti 84.74％～87.93％，Al6.5％～7.1％，Fe1.2％～2.6％，Zr0.10％～0.20％，Si0.07％～0.16％，Mo4.2％～5.2％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中的金属原料混合，制备成管坯；
步骤3，将步骤2所得的管坯进行加热，加热温度为990℃～1090℃，保温时间为30min～50min；
步骤4，将经步骤3得到的管坯进行斜轧穿孔，得到毛管；
步骤5，在步骤4中的毛管内外表面添加润滑剂后，进行连轧得到荒管；润滑剂的质量与管坯质量之比为0.05～0.08：1，润滑剂为石蜡、轧制油、机油中的任意一种；连轧过程中的工艺参数为：加热温度为560℃～900℃，保温时间为3h-4h，轧制速度为20次/min～90次/min；
步骤6，将步骤5中得到的荒管继续加热至830℃～850℃，进行张力减径，张力减径变形量为15％～30％，空冷，得到钛合金管。
实施例1
一种钛合金管的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取如下原料：Ti 87.93％，Al6.5％，Fe1.2％，Zr0.10％，Si0.07％，Mo4.2％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中的金属原料混合，制备成管坯；
步骤3，将步骤2所得的管坯进行加热，加热温度为990℃，保温时间为30min；
步骤4，将经步骤3得到的管坯进行斜轧穿孔，得到毛管；
步骤5，在步骤4中的毛管内外表面添加润滑剂后，进行连轧得到荒管；润滑剂的质量与管坯质量之比为0.05：1，润滑剂为石蜡；连轧过程中的工艺参数为：加热温度为560℃，保温时间为3h，轧制速度为20次/min；
步骤6，将步骤5中得到的荒管继续加热至830℃，进行张力减径，张力减径变形量为15％，空冷，得到钛合金管。
实施例2
一种钛合金管的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取如下原料：Ti 87.28％，Al6.6％，Fe1.5％，Zr0.12％，Si0.1％，Mo4.4％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的金属原料混合，制备成管坯；
步骤3，将步骤2所得的管坯进行加热，加热温度为1000℃，保温时间为35min；
步骤4，将经步骤3得到的管坯进行斜轧穿孔，得到毛管；
步骤5，在步骤4中的毛管内外表面添加润滑剂后，进行连轧得到荒管；润滑剂的质量与管坯质量之比为0.06：1，润滑剂为石蜡；连轧过程中的工艺参数为：加热温度为580℃，保温时间为3.1h，轧制速度为30次/min；
步骤6，将步骤5中得到的荒管继续加热至832℃，进行张力减径，张力减径变形量为16％，空冷，得到钛合金管。
实施例3
一种钛合金管的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取如下原料：Ti 87.15％，Al6.7％，Fe1.6％，Zr0.14％，Si0.11％，Mo4.3％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的金属原料混合，制备成管坯；
步骤3，将步骤2所得的管坯进行加热，加热温度为1010℃，保温时间为40min；
步骤4，将经步骤3得到的管坯进行斜轧穿孔，得到毛管；
步骤5，在步骤4中的毛管内外表面添加润滑剂后，进行连轧得到荒管；润滑剂的质量与管坯质量之比为0.065：1，润滑剂为轧制油；连轧过程中的工艺参数为：加热温度为700℃，保温时间为3.2h，轧制速度为40次/min；
步骤6，将步骤5中得到的荒管继续加热至835℃，进行张力减径，张力减径变形量为18％，空冷，得到钛合金管。
实施例4
一种钛合金管的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取如下原料：Ti 86.08％，Al6.8％，Fe1.8％，Zr0.18％，Si0.14％，Mo5.0％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的金属原料混合，制备成管坯；
步骤3，将步骤2所得的管坯进行加热，加热温度为1050℃，保温时间为45min；
步骤4，将经步骤3得到的管坯进行斜轧穿孔，得到毛管；
步骤5，在步骤4中的毛管内外表面添加润滑剂后，进行连轧得到荒管；润滑剂的质量与管坯质量之比为0.07：1，润滑剂为石蜡；连轧过程中的工艺参数为：加热温度为800℃，保温时间为3.5h，轧制速度为60次/min；
步骤6，将步骤5中得到的荒管继续加热至845℃，进行张力减径，张力减径变形量为25％，空冷，得到钛合金管。
实施例5
一种钛合金管的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取如下原料：Ti 84.74％，Al7.1％，Fe2.6％，Zr0.20％，Si0.16％，Mo5.2％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的金属原料混合，制备成管坯；
步骤3，将步骤2所得的管坯进行加热，加热温度为1090℃，保温时间为50min；
步骤4，将经步骤3得到的管坯进行斜轧穿孔，得到毛管；
步骤5，在步骤4中的毛管内外表面添加润滑剂后，进行连轧得到荒管；润滑剂的质量与管坯质量之比为0.08：1，润滑剂为机油；连轧过程中的工艺参数为：加热温度为900℃，保温时间为4h，轧制速度为90次/min；
步骤6，将步骤5中得到的荒管继续加热至850℃，进行张力减径，张力减径变形量为30％，空冷，得到钛合金管。
本发明钛合金管，由于添加少量具有细化晶粒组织的Zr，这样与钛可以形成连续固溶体；该合金在保证高强度的情况下具有较高的塑性，同时，少量Si元素也提高了钛合金管强度及抗氧化性能。

Claims (7)

1.一种适用于钛合金管的钛合金材料，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：Ti84.74％～87.93％，Al6.5％～7.1％，Fe1.2％～2.6％，Zr0.10％～0.20％，Si0.07％～0.16％，Mo4.2％～5.2％，以上组分质量百分比之和为100％。
2.一种钛合金管的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取如下原料：Ti 84.74％～87.93％，Al6.5％～7.1％，Fe1.2％～2.6％，Zr0.10％～0.20％，Si0.07％～0.16％，Mo4.2％～5.2％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1中称取的金属原料混合，制备成管坯；
步骤3，将步骤2所得的管坯进行加热；
步骤4，将经步骤3得到的管坯进行斜轧穿孔，得到毛管；
步骤5，在步骤4中的毛管内外表面添加润滑剂后，进行连轧得到荒管；
步骤6，将步骤5中得到的荒管继续加热，进行张力减径，空冷，得到钛合金管。
3.根据权利要求2所述的一种钛合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，加热温度为990℃～1090℃，保温时间为30min～50min。
4.根据权利要求2所述的一种钛合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，润滑剂的质量与管坯质量之比为0.05～0.08：1，润滑剂为石蜡、轧制油、机油中的任意一种。
5.根据权利要求2所述的一种钛合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，连轧过程中的工艺参数为：加热温度为560℃～900℃，保温时间为3h-4h，轧制速度为20次/min～90次/min。
6.根据权利要求2所述的一种钛合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，加热温度为830℃～850℃。
7.根据权利要求2所述的一种钛合金管的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，张力减径变形量为15％～30％。
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