CN114161028B - 一种提高钛合金焊丝性能的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，包括以下步骤：一、将原料制成电极进行熔炼；二、将铸锭保温锻造后空冷得到锻坯；三、将锻坯热轧制后得到细棒；四、将细棒热拉拔规圆并进行表面扒皮修伤后进行多道次冷轧后气氛保护退火；五、将丝坯进行多道次辊磨拉伸后清洗并进行真空退火；六、将丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝。本发明通过将铸锭采用锻造及轧制得到细棒，并结合中间热处理开展冷轧和辊磨拉伸技术提高钛合金焊丝的微观组织、表面质量及力学性能，钛合金焊丝退火后采用表面扒皮工艺改善丝材强度，进一步提高钛合金焊丝的表面质量。

Description

一种提高钛合金焊丝性能的加工方法

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种提高钛合金焊丝性能的加工方法。

背景技术

钛及钛合金因具有优异的综合性能广泛应用于航空航天及核工业领域，而钛及钛合金丝材大部分作为钛材配套焊丝使用，如各种钛制设备的焊接，焊管、航空喷气发动机涡轮盘和叶片的补焊，机匣的焊接等，为了保证焊接性能的可靠性，其焊丝成分一般与母材接近。近年来，世界钛材产量稳步上升，作为钛合金配套焊接材料用的钛焊丝的需求量也在不断增大。由于焊丝质量会直接影响到焊接部件的整体质量和可靠性，随着目前钛合金材料先进焊接技术和快速修复技术的飞速发展，设计部门对钛合金焊接材料也提出了更为严苛的质量要求。在常规要求钛焊丝良好塑性、成型性和焊接性能的前提下，对钛合金焊丝的显微组织和强度提出了更高的要求，即要求焊丝在组织均匀、无表面及内部缺陷的条件下，提高合金的强度。

常规的钛合金焊丝的制备方法有热拉拔和固定模拉伸，热拉拔由于在拉伸过程中丝材表面和内部受力不均导致丝材中心易出现孔洞，影响产品性能及质量。固定模拉伸丝材生产效率低，加工过程由于冷作硬化需要重复进行退火，并影响产品表面质量，生产效率低。因此如何通过工艺改进来提高丝材表面质量、内部组织及力学性能成为钛合金丝材制备的关键技术问题。

因此需要一种提高钛合金焊丝性能的加工方法。

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，提供一种提高钛合金焊丝性能的加工方法。该方法通过将铸锭采用开坯锻造、镦拔锻造及轧制制备成细棒后进行热拉拔规圆，并进行表面修伤及扒皮处理，获得表面光滑的光棒，接着对光棒进行冷轧及气氛保护退火，消除加工硬化，并结合后续辊磨拉伸及退火处理获得内部组织均匀的高性能钛合金丝材，最后通过表面扒皮处理获得高尺寸精度和表面质量的钛合金焊丝，在保证尺寸精度及表面质量的同时，通过表面硬化在一定程度上提高钛合金焊丝强度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 1.5％～2.5％，V1.0％～2.0％，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.2％，O≤0.1％、C≤0.07％、N≤0.04％、H≤0.002％，Si≤0.1％；

该方法包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上80℃～240℃保温后进行2火次开坯锻造，然后进行空冷，之后在相变点温度以下20℃～50℃保温后进行2～3火次大变形量镦拔锻造，再在空冷后得到锻坯；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下20℃～50℃保温后进行2～3火次轧制，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径不大于10mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下50℃～80℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行多道次辊磨拉伸后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝。

本发明通过采用0级海绵钛、Al-V中间合金、铝豆及TiO₂粉末作为原料，压制成自耗电极，经过真空自耗熔炼制备得到铸锭，铸锭中V元素以Al-V中间合金的形式添加，氧元素含量通过添加TiO₂粉末进行调控，合金配比原则根据合金元素对性能的影响控制合金成分在一定范围之内；本发明通过采用开坯锻造、镦拔锻造及轧制工艺破碎铸锭的粗大组织，并使细棒的组织均匀并细化，为后续丝坯拉拔提供可靠地材料保障；本发明在拉拔阶段，初期采用热拉拔规圆并进行表面扒皮磨光修伤处理，去除细棒轧制过程产生的表面缺陷，避免对后续加工产生影响，接着采用多道次冷轧结合退火处理进行丝材的减径加工，确保丝材在充分变形的条件下保证材料表面质量，随后采用辊磨拉伸工艺进行后续的减径加工，由于辊磨拉伸工艺可增加道次压缩量，且变形过程中属于滚动摩擦，同时经历了两次变形过程，使得材料变形更加充分，内部组织更加均匀，产品性能更加稳定，配合退火处理可消除加工过程中氢含量的增加以及实现组织的完全再结晶，最后通过表面扒皮磨光工艺进行表面精加工，一方面可对丝材尺寸精度及表面质量进行控制，同时通过表面加工获得表面硬化在不影响材料塑性的情况下可在一定程度上提高材料强度，获得组织和性能的最佳匹配，得到质量优异的钛合金焊丝。

上述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤二中所述2火次开坯锻造的过程为：在相变点以上150℃～240℃保温后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上80℃～120℃保温后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75％；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70％的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径不大于130mm的棒状。本发明通过先在较高温度锻造再在较低温度锻造，通过采用三镦三拔的锻造技术，充分破碎原始铸锭的粗大组织，获得相对均匀细小的组织形态，较常规的制备丝材的两次镦拔获得的组织更加均匀细小；通过控制变形量，保证了对铸锭的充分变形以便制备为锻坯及后续的细棒。

上述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤三中所述轧制中单火次的轧制变形量不小于60％。本发明通过控制轧制变形量保证了将锻坯变形加工为细棒。

上述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤二和步骤三中所述保温的时间均满足t＝η×D，其中，t为保温的时间，单位为min，η为加热系数，η取0.6～0.9，D为所述锻坯的最小厚度或细棒的直径，单位为mm。本发明通过控制保温的时间，使铸锭和锻坯充分加热，保证了锻造和轧制的效果。

上述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤五中所述多道次冷轧的总变形量不超过75％；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至700℃～750℃后保温30min～90min。本发明通过控制多道次冷轧的总变形量，保证光棒质量并进行减径，保证光棒变形均匀，得到丝坯；通过控制气氛保护退火的过程，保证了完全消除加工硬化。

上述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤六中所述多道次辊磨拉伸的总变形量不超过80％，所述退火的过程为：在真空条件下，加热至620℃～650℃后保温1h，然后加热至670℃～680℃后保温3h，再加热至700℃～720℃后保温1h。本发明通过采用辊磨拉伸，辊磨拉伸工艺制备是将坯料从旋转的两个辊间隙中拉出来，其优点是可增加道次压缩量，减少拉伸过程的动力消耗，延长工具的使用寿命，其制备过程经历了2次形变，坯料受力均匀，所获产品组织均匀，表面质量良好，由于辊磨拉伸在成形过程中，会经历圆形-椭圆-圆形的两次形变过程，使丝材内部组织更加均匀细小，并且通过最终的再结晶退火可提升丝材的性能。辊磨拉伸过程可以增加道次压缩量，减少拉伸过程中的动力消耗，保护丝材表面质量，较常规的孔膜拉伸提高了生产效率，常规孔膜拉伸在细丝制备阶段变形量小，易断丝，表面质量差，并且变形过程是坯料断面沿轴向连续稳定成型，内外变形不均会造成心部孔洞，辊磨拉伸克服了以上缺点，并在一定程度上提高产品性能；本发明采用三段退火工艺一方面可以去除加工过程中的增加的氢，同时可使丝材组织发生完全再结晶，提高产品性能。

上述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤七中所述钛合金焊丝的直径为1.6mm～3mm，所述钛合金焊丝满足：R_m不小于490MPa，A₅₀不小于20％，其中R_m为抗拉强度，A₅₀为原标距为50mm的材料的延伸率。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过将铸锭采用开坯锻造、镦拔锻造及轧制制备成细棒后进行热拉拔规圆，并进行表面修伤及扒皮处理，获得表面光滑的光棒，接着对光棒进行冷轧及气氛保护退火，消除加工硬化，并结合后续辊磨拉伸及退火处理获得内部组织均匀的高性能钛合金丝材，最后通过表面扒皮处理获得高尺寸精度和表面质量的钛合金焊丝，在保证尺寸精度及表面质量的同时，通过表面硬化在一定程度上提高钛合金焊丝强度，在提高生产效率的同时能够保证产品的质量及性能。

2、本发明采用冷轧，提高了生产效率，使丝材充分变形，并改善丝材的显微组织，但冷轧制备的丝材表面质量不稳定，尺寸精度难以控制，因此本发明在拉拔阶段采用辊磨拉伸工艺及表面加工相结合在保证微观结构的同时可进一步保证丝材的表面质量及尺寸精度，最终的表面加工可改善钛合金焊丝的力学性能。

3、本发明通过控制主元素含量和间隙元素含量在一定范围之内，确保钛合金焊丝的强度和塑性在一定的范围之内，改善合金强度，使钛合金强塑性在一定范围之内调控。

4、本发明通过采用三次镦拔的大变形锻造技术，充分破碎原始铸锭的粗大组织，获得相对均匀细小的组织形态，较常规的制备丝材的两次镦拔获得的组织更加均匀细小；本发明采用热拉拔规圆并进行表面扒皮修伤磨光处理，为后续冷轧丝材提供高表面质量的坯料，避免丝坯表面微小的缺陷在后续加工过程中扩大，影响丝材质量；本发明采用冷轧和辊磨拉伸并结合气氛保护退火工艺，较粗的丝坯采用冷轧工艺，冷轧过程相邻道次变形过程轧制力相互垂直，交替进行，可保证丝材变形均匀，保证表面质量并进行减径。

5、本发明采用三段退火工艺一方面可以去除加工过程中的增加的氢，同时可使丝材组织发生完全再结晶，提高产品性能。

6、本发明较常规的热拉拔工艺结合酸洗及表面磨削工艺制备的钛合金焊丝，内部组织更均匀，表面质量更好，性能更高。

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为本发明实施例1制备的钛合金焊丝的显微组织图。

图2为本发明对比例1制备的钛合金焊丝的显微组织图。

图3为本发明对比例2制备的钛合金焊丝的显微组织图。

图4为本发明实施例2制备的钛合金焊丝的显微组织图。

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；所述铸锭为直径520mm的圆柱形；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上240℃保温t₁后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上120℃保温t₂后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75％，之后在相变点温度以下20℃保温后进行3火次大变形量镦拔锻造，每火次保温的时间依次为t₃、t₄、t₅，再在空冷后得到锻坯；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70％的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径125mm的棒状；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.9，D₁为520；η₂为0.7，D₂为380；η₃为0.7，D₃为260；η₄为0.7，D₄为210；η₅为0.6，D₅为160，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下20℃保温后进行3火次轧制，每火次保温的时间依次为t₆、t₇、t₈，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径为10mm；所述轧制中单火次的轧制变形量不小于60％；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.8，D₁为125；η₂为0.7，D₂为80；η₃为0.7，D₃为40，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下60℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；所述光棒的直径为8mm；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；所述多道次冷轧的总变形量不超过75％；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至700℃后保温60min；所述丝坯的直径为6mm；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行多道次辊磨拉伸后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；所述多道次辊磨拉伸的总变形量不超过80％，所述退火的过程为：在真空条件下，加热至630℃后保温1h，然后加热至670℃后保温3h，再加热至700℃后保温1h；所述丝材的直径为3.05mm；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝；所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 1.9％，V 1.4％，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.02％，O≤0.1％、C≤0.07％、N≤0.004％、H≤0.0014％，Si≤0.1％，所述钛合金焊丝的直径为3.0mm。

经检测，本实施例制备的钛合金焊丝的室温力学性能为：R_m＝523MPa，A₅₀＝25％，性能满足指标要求。

图1为本实施例制备的钛合金焊丝的显微组织图，从图1中可以看出，本实施例制备的钛合金焊丝表面质量良好，显微组织均匀，丝材内部无孔洞出现。

对比例1

本对比例包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；所述铸锭为直径520mm的圆柱形；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上240℃保温t₁后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上120℃保温t₂后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75％，之后在相变点温度以下20℃保温后进行3火次大变形量镦拔锻造，每火次保温的时间依次为t₃、t₄、t₅，再在空冷后得到锻坯；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70％的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径125mm的棒状；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.9，D₁为520；η₂为0.7，D₂为380；η₃为0.7，D₃为260；η₄为0.7，D₄为210；η₅为0.6，D₅为160，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下20℃保温后进行3火次轧制，每火次保温的时间依次为t₆、t₇、t₈，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径为10mm；所述轧制中单火次的轧制变形量不小于60％；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.8，D₁为125；η₂为0.7，D₂为80；η₃为0.7，D₃为40，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下60℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；所述光棒的直径为8mm；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；所述多道次冷轧的总变形量不超过75％；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至700℃后保温60min；所述丝坯的直径为6mm；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行热拉拔后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；所述退火的过程为：在真空条件下，加热至630℃后保温1h，然后加热至670℃后保温3h，再加热至700℃后保温1h；所述丝材的直径为3.05mm；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝；所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 1.9％，V 1.4％，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.02％，O≤0.1％、C≤0.07％、N≤0.004％、H≤0.0014％，Si≤0.1％，所述钛合金焊丝的直径为3.0mm。

经检测，本对比例制备的钛合金焊丝的室温力学性能为：R_m＝460MPa，A₅₀＝15％，性能不满足指标要求。

图2为本对比例制备的钛合金焊丝的显微组织图，从图2中可以看出，本对比例制备的钛合金焊丝的中心存在孔洞。

对比例2

本对比例包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；所述铸锭为直径520mm的圆柱形；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上240℃保温t₁后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上120℃保温t₂后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75％，之后在相变点温度以下20℃保温后进行3火次大变形量镦拔锻造，每火次保温的时间依次为t₃、t₄、t₅，再在空冷后得到锻坯；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70％的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径125mm的棒状；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.9，D₁为520；η₂为0.7，D₂为380；η₃为0.7，D₃为260；η₄为0.7，D₄为210；η₅为0.6，D₅为160，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下20℃保温后进行3火次轧制，每火次保温的时间依次为t₆、t₇、t₈，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径为10mm；所述轧制中单火次的轧制变形量不小于60％；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.8，D₁为125；η₂为0.7，D₂为80；η₃为0.7，D₃为40，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下60℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；所述光棒的直径为8mm；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；所述多道次冷轧的总变形量不超过75％；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至700℃后保温60min；所述丝坯的直径为6mm；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行孔膜拉伸后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；所述退火的过程为：在真空条件下，加热至630℃后保温1h，然后加热至670℃后保温3h，再加热至700℃后保温1h；所述丝材的直径为3.05mm；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝；所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 1.9％，V 1.4％，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.02％，O≤0.1％、C≤0.07％、N≤0.004％、H≤0.0014％，Si≤0.1％，所述钛合金焊丝的直径为3.0mm。

经检测，本实施例制备的钛合金焊丝的室温力学性能为：R_m＝465MPa，A₅₀＝16％，性能不满足指标要求。

图3为本对比例制备的钛合金焊丝的显微组织图，从图3中可以看出，本对比例制备的钛合金焊丝的部分表面存在缺陷。

通过实施例1与对比例1和对比例2对比可以看出，采用常规的热拉拔和孔膜拉伸，会造成钛合金焊丝的中心存在孔洞，部分表面存在缺陷，本发明通过采用多道次辊磨拉伸解决了中心存在孔洞和部分表面存在缺陷的问题。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；所述铸锭为直径420mm的圆柱形；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上150℃保温t₁后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上80℃保温t₂后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75％，之后在相变点温度以下40℃保温后进行2火次大变形量镦拔锻造，每火次保温的时间依次为t₃、t₄，再在空冷后得到锻坯；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70％的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径90mm的棒状；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.8，D₁为400；η₂为0.7，D₂为280；η₃为0.7，D₃为220；η₄为0.6，D₄为160，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下40℃保温后进行2火次轧制，每火次保温的时间依次为t₆、t₇，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径为9.5mm；所述轧制中单火次的轧制变形量不小于60％；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₆为0.9，D₆为90；η₇为0.8，D₇为40，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下60℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；所述光棒的直径为8mm；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；所述多道次冷轧的总变形量不超过75％；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至700℃后保温60min；所述丝坯的直径为3.5mm；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行多道次辊磨拉伸后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；所述多道次辊磨拉伸的总变形量不超过80％，所述退火的过程为：在真空条件下，加热至630℃后保温1h，然后加热至670℃后保温3h，再加热至700℃后保温1h；所述丝材的直径为1.65mm；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝；所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 2％，V 1.4％，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.01％，O≤0.1％、C≤0.015％、N≤0.007％、H≤0.0012％，Si≤0.1％，所述钛合金焊丝的直径为1.6mm。

经检测，本实施例制备的钛合金焊丝的室温力学性能为：R_m＝505MPa，A₅₀＝21.5％，性能满足指标要求。

图4为本实施例制备的钛合金焊丝的显微组织图，从图4中可以看出，本实施例制备的钛合金焊丝表面质量良好，显微组织均匀，丝材内部无孔洞出现。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；所述铸锭为直径420mm的圆柱形；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上200℃保温t₁后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上100℃保温t₂后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75％，之后在相变点温度以下50℃保温后进行2火次大变形量镦拔锻造，每火次保温的时间依次为t₃、t₄，再在空冷后得到锻坯；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70％的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径90mm的棒状；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.9，D₁为400；η₂为0.6，D₂为280；η₃为0.7，D₃为220；η₄为0.6，D₄为160，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下50℃保温后进行2火次轧制，每火次保温的时间依次为t₆、t₇，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径为9.5mm；所述轧制中单火次的轧制变形量不小于60％；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₆为0.9，D₆为90；η₇为0.8，D₇为40，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下50℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；所述光棒的直径为8mm；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；所述多道次冷轧的总变形量不超过75％；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至750℃后保温30min；所述丝坯的直径为3.5mm；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行多道次辊磨拉伸后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；所述多道次辊磨拉伸的总变形量不超过80％，所述退火的过程为：在真空条件下，加热至620℃后保温1h，然后加热至680℃后保温3h，再加热至720℃后保温1h；所述丝材的直径为1.85mm；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝；所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 1.5％，V 2.0％，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.01％，O≤0.05％、C≤0.015％、N≤0.007％、H≤0.0013％，Si≤0.1％，所述钛合金焊丝的直径为1.8mm。

经检测，本实施例制备的钛合金焊丝的室温力学性能为：R_m＝505MPa，A₅₀＝21％，性能满足指标要求。

实施例4

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；所述铸锭为直径420mm的圆柱形；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上200℃保温t₁后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上100℃保温t₂后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75％，之后在相变点温度以下50℃保温后进行2火次大变形量镦拔锻造，每火次保温的时间依次为t₃、t₄，再在空冷后得到锻坯；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70％的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径90mm的棒状；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.9，D₁为400；η₂为0.6，D₂为280；η₃为0.7，D₃为220；η₄为0.6，D₄为160，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下50℃保温后进行2火次轧制，每火次保温的时间依次为t₆、t₇，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径为9.5mm；所述轧制中单火次的轧制变形量不小于60％；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₆为0.9，D₆为90；η₇为0.8，D₇为40，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下80℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；所述光棒的直径为8mm；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；所述多道次冷轧的总变形量不超过75％；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至730℃后保温90min；所述丝坯的直径为3.5mm；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行多道次辊磨拉伸后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；所述多道次辊磨拉伸的总变形量不超过80％，所述退火的过程为：在真空条件下，加热至650℃后保温1h，然后加热至675℃后保温3h，再加热至710℃后保温1h；所述丝材的直径为2.15mm；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝；所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 1.5％，V 2.0％，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.01％，O≤0.05％、C≤0.015％、N≤0.007％、H≤0.0013％，Si≤0.1％，所述钛合金焊丝的直径为2.1mm。

经检测，本实施例制备的钛合金焊丝的室温力学性能为：R_m＝501MPa，A₅₀＝22％，性能满足指标要求。

实施例5

本实施例包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；所述铸锭为直径420mm的圆柱形；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上180℃保温t₁后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上100℃保温t₂后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75％，之后在相变点温度以下50℃保温后进行2火次大变形量镦拔锻造，每火次保温的时间依次为t₃、t₄，再在空冷后得到锻坯；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70％的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径90mm的棒状；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₁为0.9，D₁为400；η₂为0.6，D₂为280；η₃为0.7，D₃为220；η₄为0.6，D₄为160，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下50℃保温后进行2火次轧制，每火次保温的时间依次为t₆、t₇，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径为9.5mm；所述轧制中单火次的轧制变形量不小于60％；所述保温的时间均满足t_n＝η_n×D_n，其中，η₆为0.9，D₆为90；η₇为0.8，D₇为40，n为保温的次数，t的单位为min，D的单位为mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下80℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；所述光棒的直径为8mm；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；所述多道次冷轧的总变形量不超过75％；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至730℃后保温90min；所述丝坯的直径为3.5mm；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行多道次辊磨拉伸后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；所述多道次辊磨拉伸的总变形量不超过80％，所述退火的过程为：在真空条件下，加热至650℃后保温1h，然后加热至675℃后保温3h，再加热至710℃后保温1h；所述丝材的直径为2.15mm；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝；所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 2.5％，V 1.0％，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.02％，O≤0.05％、C≤0.014％、N≤0.007％、H≤0.0011％，Si≤0.1％，所述钛合金焊丝的直径为2.1mm。

经检测，本实施例制备的钛合金焊丝的室温力学性能为：R_m＝504MPa，A₅₀＝21％，性能满足指标要求。

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 (7)

1.一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，所述钛合金焊丝由以下质量分数的成分组成：Al 1.5%~2.5%，V 1.0%~2.0%，余量为Ti及不可避免的杂质；所述钛合金焊丝中Fe≤0.2%，O≤0.1%、C≤0.07%、N≤0.04%、H≤0.002%，Si≤0.1%；

该方法包括以下步骤：

步骤一、将0级海绵钛，Al-V中间合金，铝豆和TiO₂粉末混合后进行压制，得到自耗电极，然后将自耗电极进行三次真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；

步骤二、将步骤一中得到的铸锭在相变点以上80℃~240℃保温后进行2火次开坯锻造，然后进行空冷，之后在相变点温度以下20℃~50℃保温后进行2~3火次大变形量镦拔锻造，再在空冷后得到锻坯；

步骤三、将步骤二中得到的锻坯在相变点以下20℃~50℃保温后进行2~3火次轧制，然后在空冷后得到细棒；所述细棒的直径不大于10mm；

步骤四、将步骤三中得到的细棒在相变点下50℃~80℃保温后进行热拉拔规圆，并进行表面扒皮抛光及修伤，得到光棒；

步骤五、将步骤四中得到的光棒进行多道次冷轧后进行表面清洁并修伤，然后进行气氛保护退火，得到丝坯；

步骤六、将步骤五中得到的丝坯进行多道次辊磨拉伸后进行酸洗清洁，然后进行退火，得到丝材；

步骤七、将步骤六得到的丝材进行表面扒皮磨光处理，得到钛合金焊丝。

2.根据权利要求1所述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤二中所述2火次开坯锻造的过程为：在相变点以上150℃~240℃保温后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，然后在相变点以上80℃~120℃保温后进行三镦三拔锻造后冷却修磨，其中终锻温度不低于800℃，累计变形量不小于75%；所述大变形量镦拔锻造为进行变形量不小于70%的三镦三拔锻造，所述大变形量镦拔锻造空冷后进行修磨；所述锻坯为直径不大于130mm的棒状。

3.根据权利要求1所述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤三中轧制工艺单火次的轧制变形量不小于60%。

4.根据权利要求1所述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤二和步骤三中所述保温的时间均满足t=η×D，其中，t为保温的时间，单位为min，η为加热系数，η取0.6~0.9，D为所述锻坯的最小厚度或细棒的直径，单位为mm。

5.根据权利要求1所述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤五中所述多道次冷轧的总变形量不超过75%；所述气氛保护退火的过程为：在氩气气氛下加热至700℃~750℃后保温30min~90min。

6.根据权利要求1所述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤六中所述多道次辊磨拉伸的总变形量不超过80%，所述退火的过程为：在真空条件下，加热至620℃~650℃后保温1h，然后加热至670℃~680℃后保温3h，再加热至700℃~720℃后保温1h。

7.根据权利要求1所述的一种提高钛合金焊丝性能的加工方法，其特征在于，步骤七中所述钛合金焊丝的直径为1.6mm~3mm，所述钛合金焊丝满足：R_m不小于490MPa，A₅₀不小于20%，其中R_m为抗拉强度，A₅₀为原标距为50mm的材料的延伸率。

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