CN113560824A - 一种铌合金长薄壁管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铌合金长薄壁管的制备方法，包括以下步骤：一、将完全再结晶的铌合金棒进行钻孔和镗孔；二、将铌合金管坯的内孔进行珩磨；三、将珩磨铌合金管坯进行酸洗和水洗，然后进行常温开坯；四、将开坯铌合金管进行酸洗和水洗，然后进行中间退火后再进行轧制；五、将铌合金管半成品酸洗后进行完全再结晶退火，得到铌合金长薄壁管。本发明通过控制铌合金管坯的表面质量、轧制参数、完全再结晶退火温度，得到了加工周期短、表面质量好、塑性较好的铌合金长薄壁管，薄壁管壁厚为0.5mm～1mm，长度为3000mm～6000mm，表面粗糙度不大于1.6μm，满足了市场上对铌合金长薄壁管的需求。
Description
技术领域
本发明属于于难熔金属材料管材制备技术领域，具体涉及一种铌合金长薄壁管的制备方法。
背景技术
铌钨合金在高温下能保持较高的强度，室温下具有优异的焊接性能、耐腐蚀，同时加工性能较好，能制成薄板和外形复杂的零件，而广泛应用于航天飞行器、卫星、导弹上的热防护材料和结构材料，同时也是制备苛刻环境下的金属管件的优选材料之一。
铌钨合金室温强度高，塑性相对于钛、钢等来说较差，生产薄壁铌钨合金管材的难度相对较大。
公开号为CN104561575A和公开号为CN108213109A的专利中只报道了铌锆合金管材的制备方法，分别通过粉末静压成型烧结或挤压成管得到，制备周期较长，而对于铌钨合金长管材的制备国内尚未见报道。
因此需要一种铌合金长薄壁管的制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种铌合金长薄壁管的制备方法。该方法以完全再结晶的铌合金棒材为原料，通过控制采用钻孔、镗孔、多道次冷轧和完全再结晶退火得到铌合金长薄壁管，通过严格控制铌合金棒的加工后内外表面的质量、尺寸，以及选择合适的冷轧和完全再结晶退火的参数，得到了塑性较好、尺寸精度高、表面质量好的铌合金长薄壁管，该铌合金长薄壁管的外径为10mm～20mm，壁厚为0.5mm～1mm，长度为3000mm～6000mm，内外表面粗糙度不大于1.6μm，达到了铌合金长薄壁管的使用要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将完全再结晶的铌合金棒依次进行钻孔和镗孔，得到铌合金管坯；所述完全再结晶的铌合金棒材的外表面粗糙度不大于6.3μm；
步骤二、将步骤一中得到的铌合金管坯的内孔进行珩磨，得到珩磨铌合金管坯；所述珩磨铌合金管坯内孔的表面粗糙度不大于1.6μm；
步骤三、将步骤二中得到的珩磨铌合金管坯依次进性酸洗和水洗，然后采用二辊轧机进行常温开坯，得到开坯铌合金管；
步骤四、将步骤三中得到的开坯铌合金管依次进性酸洗和水洗，然后进行中间退火后再采用三辊轧机进行轧制，得到铌合金管材半成品；所述轧制过程中当开坯铌合金管的累计变形量超过60％时，将开坯铌合金管依次进行酸洗和中间退火后再轧制，直到得到满足尺寸要求的铌合金管半成品；
步骤五、将步骤四中得到的铌合金管半成品酸洗后进行完全再结晶退火，得到铌合金长薄壁管；所述铌合金长薄壁管的壁厚为0.5mm～1mm，长度为3000mm～6000mm，内外表面的粗糙度均不大于1.6μm。
本发明以完全再结晶的铌合金棒材为原料，通过钻孔、镗孔，得出初步成型的铌合金管坯，通过珩磨内孔可有效保证铌合金长薄壁管的内孔表面质量，同时轧制过程中，管材外表面出现缺陷可以修磨，内孔若出问题不好处理或不能处理只能报废，内孔珩磨可以减少这类问题的出现，提高成品率，同时珩磨不会破坏管坯外表面，因此珩磨后管坯外表面质量保持和棒材表面质量一致，通过采用二辊轧机进行常温开坯，二辊轧机相对于三辊轧机，轧制力更大，开坯的主要作用就是破碎晶粒，有利于得到细小的组织，使开坯铌合金管中的晶粒尺度明显降低，更细小的晶粒有利于后续管材的轧制，通过采用三辊轧机进行多道次的轧制，三辊轧机轧制有利于提高管材的不圆度，管材变形更为均匀，更有利于得到壁厚一致管材，得到与铌合金长薄壁管成品尺寸一致的铌合金管材半成品，将经过轧制后的管材，组织已是加工态组织，不是等轴晶，通过完全再结晶退火，使铌合金管半成品表面恢复完全再结晶组织，保证了铌合金长薄壁管性能更稳定，得到了塑性较好、尺寸精度高、表面质量好的铌合金长薄壁管；本发明在轧制时，当开坯铌合金管的累计变形量超过60％时，将开坯铌合金管依次进行酸洗和中间退火后再轧制，消除了开坯铌合金管中的内应力，防止了再继续轧制导致的管材开裂的不足，保证了铌合金管材半成品的各项性能。
上述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤一中所述完全再结晶的铌合金棒材是指铌合金经过锻造后退火处理至完全再结晶状态的铌合金棒材，所述铌合金棒材的成分为Nb-5W-2Mo-1Zr，所述完全再结晶的铌合金棒材的直径为36mm～46mm，外表面粗糙度不大于6.3μm。本发明采用完全再结晶状态的铌合金棒材，具有组织和力学性能稳定，塑性较好，容易进行加工的优点，且在加工过程中受力均匀，各部分变形偏差较小，有利于提高铌合金长薄壁管的加工精度，本发明采用成分为Nb-5W-2Mo-1Zr的铌合金为中强度铌合金，使用温度较广，能满足多数工况下的使用。
上述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤三中所述常温开坯中珩磨铌合金管的变形量为60％～70％。本发明通过采用较大变形量开坯变形，有利于开坯铌合金管的晶粒破碎，使开坯铌合金管中的晶粒尺度明显降低，更细小的晶粒有利于后续管材的轧制，同时在保证管材顺利轧制的情况下，选择大的开坯变形量提高了管材的加工效率。
上述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述轧制的过程中道次变形量为10％～30％。本发明通过采用合适的道次变形量，有利于使管材在冷轧过程中的金属流动顺利，提高了铌合金管材半成品的质量。
上述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述中间退火的温度为1250℃～1300℃，时间为1h。本发明通过控制中间退火的参数，使铌合金管材半成品的组织为等轴晶，强度适中，塑性较好，有利于管材后续加工。
上述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤五中所述完全再结晶退火的温度为1250℃～1300℃，时间为1h。本发明通过控制完全再结晶退火参数，使铌合金长薄壁管完全再结晶，该状态的铌合金长薄壁管的性能稳定，塑性和强度有一个好的匹配。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过控制加工后铌合金长薄壁管的内外表面状态和尺寸，以及选择合适的冷轧制工艺和进行完全再结晶退火，得到了加工周期短、表面质量好、尺寸精度高、塑性较好的铌合金长薄壁管，该铌合金长薄壁管的壁厚可达0.5mm～1mm，长度可达3000mm～6000mm，表面粗糙度不大于1.6μm，达到了铌合金长薄壁管的使用要求。
2、本发明以完全再结晶的铌合金棒材为原料，通过钻孔和镗孔，加工内孔得到管坯，并通过珩磨控制粗糙度，保证了后续加工的顺利进行，也保证了铌合金长薄壁管的质量，通过控制开坯和锻造的参数，得到了铌合金长薄壁管，通过完全再结晶退火，增加铌合金长薄壁管的性能稳定性，使塑性和强度具有良好匹配。
3、本发明采用锻造后经过退火处理至完全再结晶状态的成分为Nb-5W-2Mo-1Zr的铌合金棒材作为铌合金长薄壁管的制备原料，利用完全再结晶铌合金性能稳定、塑性较好的特点，使得铌合金长薄壁管的加工精度得以保证，实现了铌钨合金长薄壁管的制备。
4、本发明选用棒材直接钻孔、镗孔和冷轧的工艺制备得到管材，工艺简单，生产流程短，效果较好，适宜推广应用。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的铌合金长薄壁管的组织结构图。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将完全再结晶的铌合金棒依次进行钻孔和镗孔，得到铌合金管坯；所述完全再结晶的铌合金棒材的直径为36mm，外表面粗糙度不大于6.3μm；所述完全再结晶的铌合金棒材是指铌合金经过锻造后退火处理至完全再结晶状态的铌合金棒材，所述铌合金棒材的成分为Nb-5W-2Mo-1Zr；所述铌合金管坯内孔的直径为25mm；
步骤二、将步骤一中得到的铌合金管坯的内孔进行珩磨，得到珩磨铌合金管坯；所述珩磨铌合金管坯内孔的表面粗糙度不大于1.6μm；
步骤三、将步骤二中得到的珩磨铌合金管坯依次进性酸洗和水洗，然后采用二辊轧机进行常温开坯，得到开坯铌合金管；所述常温开坯中珩磨铌合金管的变形量为60.1％，轧制速度为28次/分；所述开坯铌合金管的外径为25mm，壁厚为5.5mm；
步骤四、将步骤三中得到的开坯铌合金管依次进性酸洗和水洗，然后进行中间退火后再采用三辊轧机进行轧制，得到铌合金管材半成品；所述轧制过程中当开坯铌合金管的累计变形量超过60％时，将开坯铌合金管依次进行酸洗和中间退火后再轧制，直到得到满足尺寸要求的铌合金管半成品；所述轧制的过程中道次变形量为10％～30％，轧制速度为35次/分；所述中间退火的温度为1250℃，时间为1h，真空度不超过10-2Pa；所述铌合金管材半成品的外径为10.63mm，壁厚为0.5mm；
步骤五、将步骤四中得到的铌合金管半成品酸洗后进行完全再结晶退火，得到铌合金长薄壁管；所述铌合金长薄壁管的壁厚为0.5mm，长度为3000mm，外径为10.63mm，表面粗糙度不大于1.6μm。所述完全再结晶退火的温度为1280℃，时间为1h，真空度不超过10- 2Pa。
图1为本实施例制备得到的铌合金长薄壁管的组织结构照片，从图1中可看出，本实施例制备得到的铌合金长薄壁管的组织为细小的等轴晶。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将完全再结晶的铌合金棒依次进行钻孔和镗孔，得到铌合金管坯；所述完全再结晶的铌合金棒材的直径为39mm，外表面粗糙度不大于6.3μm；所述完全再结晶的铌合金棒材是指铌合金经过锻造后退火处理至完全再结晶状态的铌合金棒材，所述铌合金棒材的成分为Nb-5W-2Mo-1Zr；所述铌合金管坯内孔的直径为25mm；
步骤二、将步骤一中得到的铌合金管坯的内孔进行珩磨，得到珩磨铌合金管坯；所述珩磨铌合金管坯内孔的表面粗糙度不大于1.6μm；
步骤三、将步骤二中得到的珩磨铌合金管坯依次进性酸洗和水洗，然后采用二辊轧机进行常温开坯，得到开坯铌合金管；所述常温开坯中珩磨铌合金管的变形量为70％，轧制速度为23次/分；所述开坯铌合金管的外径为25mm，壁厚为7mm；
步骤四、将步骤三中得到的开坯铌合金管依次进性酸洗和水洗，然后进行中间退火后再采用三辊轧机进行轧制，得到铌合金管材半成品；所述轧制过程中当开坯铌合金管的累计变形量超过60％时，将开坯铌合金管依次进行酸洗和中间退火后再轧制，直到得到满足尺寸要求的铌合金管半成品；所述轧制的过程中道次变形量为10％～30％，轧制速度为30次/分；所述中间退火的温度为1300℃，时间为1h，真空度不超过10-2Pa；所述铌合金管材半成品的外径为12.87mm，壁厚为0.6mm；
步骤五、将步骤四中得到的铌合金管半成品酸洗后进行完全再结晶退火，得到铌合金长薄壁管；所述铌合金长薄壁管的壁厚为0.6mm，长度为6000mm，外径为12.87mm，表面粗糙度不大于1.6μm。所述完全再结晶退火的温度为1250℃，时间为1h，真空度不超过10- 2Pa。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将完全再结晶的铌合金棒依次进行钻孔和镗孔，得到铌合金管坯；所述完全再结晶的铌合金棒材的直径为46mm，外表面粗糙度不大于6.3μm；所述完全再结晶的铌合金棒材是指铌合金经过锻造后退火处理至完全再结晶状态的铌合金棒材，所述铌合金棒材的成分为Nb-5W-2Mo-1Zr；所述铌合金管坯内孔的直径为32mm；
步骤二、将步骤一中得到的铌合金管坯的内孔进行珩磨，得到珩磨铌合金管坯；所述珩磨铌合金管坯内孔的表面粗糙度不大于1.6μm；
步骤三、将步骤二中得到的珩磨铌合金管坯依次进性酸洗和水洗，然后采用二辊轧机进行常温开坯，得到开坯铌合金管；所述常温开坯中珩磨铌合金管的变形量为68.1％，轧制速度为25次/分；所述开坯铌合金管的外径为32mm，壁厚为3mm；
步骤四、将步骤三中得到的开坯铌合金管依次进性酸洗和水洗，然后进行中间退火后再采用三辊轧机进行轧制，得到铌合金管材半成品；所述轧制过程中当开坯铌合金管的累计变形量超过60％时，将开坯铌合金管依次进行酸洗和中间退火后再轧制，直到得到满足尺寸要求的铌合金管半成品；所述轧制的过程中道次变形量为10％～30％，轧制速度为40次/分；所述中间退火的温度为1270℃，时间为1h，真空度不超过10-2Pa；所述铌合金管材半成品的外径为20mm，壁厚为1mm；
步骤五、将步骤四中得到的铌合金管半成品酸洗后进行完全再结晶退火，得到铌合金长薄壁管；所述铌合金长薄壁管的壁厚为1mm，长度为4000mm，外径为20mm，表面粗糙度不大于1.6μm。所述完全再结晶退火的温度为1300℃，时间为1h，真空度不超过10-2Pa。
将实施例1～实施例3制备得到的铌合金长薄壁管分别在室温下进行拉伸性能进行检测，如下表1所示：
表1 实施例1～实施例3铌合金薄壁管的室温拉伸性能
从表1可以看出，实施例1～实施例3制备得到的铌合金薄壁管在室温下保持较高强度的情况下且塑性也较好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将完全再结晶的铌合金棒依次进行钻孔和镗孔，得到铌合金管坯；所述完全再结晶的铌合金棒材的外表面粗糙度不大于6.3μm；
步骤二、将步骤一中得到的铌合金管坯的内孔进行珩磨，得到珩磨铌合金管坯；所述珩磨铌合金管坯内孔的表面粗糙度不大于1.6μm；
步骤三、将步骤二中得到的珩磨铌合金管坯依次进性酸洗和水洗，然后采用二辊轧机进行常温开坯，得到开坯铌合金管；
步骤四、将步骤三中得到的开坯铌合金管依次进性酸洗和水洗，然后进行中间退火后再采用三辊轧机进行轧制，得到铌合金管材半成品；所述轧制过程中当开坯铌合金管的累计变形量超过60％时，将开坯铌合金管依次进行酸洗和中间退火后再轧制，直到得到满足尺寸要求的铌合金管半成品；
步骤五、将步骤四中得到的铌合金管半成品酸洗后进行完全再结晶退火，得到铌合金长薄壁管；所述铌合金长薄壁管的壁厚为0.5mm～1mm，长度为3000mm～6000mm，内外表面的粗糙度均不大于1.6μm。
2.根据权利要求1所述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤一中所述完全再结晶的铌合金棒材是指铌合金经过锻造后退火处理至完全再结晶状态的铌合金棒材，所述铌合金棒材的成分为Nb-5W-2Mo-1Zr，所述完全再结晶的铌合金棒材的直径为36mm～46mm。
3.根据权利要求1所述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤三中所述常温开坯中珩磨铌合金管的变形量为60％～70％。
4.根据权利要求1所述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述轧制的过程中道次变形量为10％～30％。
5.根据权利要求1所述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述中间退火的温度为1250℃～1300℃，时间为1h。
6.根据权利要求1所述的一种铌合金长薄壁管的制备方法，其特征在于，步骤五中所述完全再结晶退火的温度为1250℃～1300℃，时间为1h。
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2021
- 2021-07-28 CN CN202110858350.1A patent/CN113560824A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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