CN116727587A - 一种tb5钛合金丝材及其制备方法 - Google Patents
一种tb5钛合金丝材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116727587A CN116727587A CN202311009793.9A CN202311009793A CN116727587A CN 116727587 A CN116727587 A CN 116727587A CN 202311009793 A CN202311009793 A CN 202311009793A CN 116727587 A CN116727587 A CN 116727587A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wire
- rolling
- forging
- fire
- titanium alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims abstract description 102
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 90
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 77
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 29
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 36
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 36
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 27
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 6
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 6
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
Abstract
本发明属于丝材制备领域，公开了一种TB5钛合金丝材及其制备方法，包括：采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯；采用二火轧坯法对钛坯进行轧制，得到盘条；对盘条进行归圆‑扒皮工序，得到中间品；对中间品进行退火热处理；对退火热处理后的中间品进行冷旋锻，得到丝材；对丝材进行超声波清洗；对清洗后的丝材进行固溶处理和时效处理，得到成品。本发明通过选用大变形量和较低的加工温度对TB5坯锭进行锻造开坯和轧制，可以有效的保证粗大组织得到一定程度的破碎，内部组织得到改善，塑性提高；本发明的方法采用冷旋锻，制备过程无加热环节，生产成本降低至原有成本的30％，同时满足了丝材后续加工的连续性、高效性。
Description
技术领域
本发明属于丝材制备领域，尤其涉及一种TB5钛合金丝材及其制备方法。
背景技术
TB5(Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)是一种β型钛合金，具有密度小、比强度高、耐蚀性强、优异的冷加性能和超弹性能等特点，因此主要应用于医疗、电子、眼镜架等多个领域，随着钛合金行业的快速发展和对先进钛合金丝材要求的不断提高，近年来TB5钛合金丝材已经在市场上得到了应用。但是现有TB5钛合金丝材的产品批次稳定性及组织均匀性较差。
TB5钛合金丝材的传统拉丝制备工艺为：固定模热拉拔、热处理、酸洗、抛光，这种制备工艺多以盘条和机加工表面交付。上述工艺生产的TB5丝材存在的问题是：(1)固定模拉拔速度慢，单道次减径量小，加工工序长，生产效率低；(2)热拉拔时加热温度在700℃～800℃，极易导致丝材在受热状态下吸收空气中的氮、氢、氧等有害元素，降低材料性能一致性；(3)拉拔时固定模具与丝材之间存在着非常大的滑动摩擦力，容易导致丝材的尺寸公差变大以及丝材表面拉伤，形成连贯性的质量缺陷；(4)在丝材拉拔完成之后，必须采取电解抛光或者酸洗的方法来去除丝材表面的石墨或者磷酸化润滑剂，这种方式会造成丝材制备的高能耗、高污染。
冷加工是一种通过细化组织进而提高丝材性能的重要途径。旋锻具有锻模更换简单、冷加工表面光洁以及加工尺寸精度高等特点。因此，为解决现有TB5钛合金丝材存在的问题，提高TB5钛合金丝材的生产效率和产品率，满足市场对TB5钛合金材料的要求，有必要提供一种采用冷旋锻制备TB5钛合金丝材的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种TB5钛合金丝材及其制备方法，通过将熔炼后的铸锭依次进行锻造和热轧，然后结合冷旋锻工艺进一步提高丝材均匀性和稳定性，制备得到TB5钛合金丝材，从而解决现有TB5钛合金丝材存在的问题，提高TB5钛合金丝材的生产效率和产品率，满足市场对TB5钛合金材料的要求。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，包括：
采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯；
采用二火轧坯法对钛坯进行轧制，得到盘条；
对盘条进行归圆-扒皮工序，得到中间品；
对中间品进行退火热处理；
对退火热处理后的中间品进行冷旋锻，得到丝材；
对丝材进行超声波清洗；
对清洗后的丝材进行固溶处理和时效处理，得到成品。
进一步地，采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯之前，包括：
将TB5铸锭扒皮和冒口去除后得到TB5坯锭。
进一步地，采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯，包括：
三火开坯法包括第一火锻造、第二火锻造和第三火锻造；
第一火锻造采用三镦三拔的方式，始锻温度1100-1150℃，保温3h，终锻温度>800℃，镦粗及拔长的变形量为65-70%；
第二火锻造采用二镦二拔的方式，始锻温度1050-1100℃，保温3h，终锻温度>700℃，镦粗及拔长的变形量为60-65%；
第三火锻造采用一镦一拔的方式，始锻温度950-1050℃，保温3h，终锻温度>600℃，镦粗及拔长的变形量为60-65%。
进一步地，采用二火轧坯法对钛坯进行轧制，得到盘条之前，包括：
对钛坯进行表面打磨，对打磨后的钛坯进行加热。
进一步地，采用二火轧坯法对钛坯进行轧制，得到盘条，包括：
二火轧坯法包括第一火次轧制和第二火次轧制；
第一火次轧制温度900-950℃，保温2h，轧制速度3m/s，终轧尺寸Φ60mm，轧制道次13次，轧制变形量75%；
第二火次轧制温度850-900℃，保温2h，轧制速度2.5m/s，轧制道次8次，终轧尺寸Φ16mm，轧制变形量90%。
进一步地，对盘条进行归圆-扒皮工序，得到中间品，包括：
在780℃下对盘条进行热拉归圆；
对热拉归圆的盘条进行扒皮，去除盘条的表面氧化皮及表面缺陷，得到中间品。
进一步地，对中间品进行退火热处理，包括：
退火热处理的温度为700℃-750℃，丝材行进速度6~7m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。
进一步地，对退火热处理后的中间品进行冷旋锻，得到丝材，包括：
每次旋锻减径时，将模具更换为匹配线材目标尺寸的模具；
旋锻减径过程中，控制中间品的单道次变形量为20~25%，减径前进速度为1.6-2.5m/min；
对中间品每累计减径4~5次后进行退火热处理，对退火热处理后的中间品继续减径直到成品尺寸。
进一步地，对清洗后的丝材进行固溶处理和时效处理，得到成品，包括：
固溶处理的温度为730℃-780℃，丝材行进速度4-6m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气；
时效处理的温度为500-550℃，保温时间为6-8h，冷却方式为炉冷。
另一方面，本发明还公开了一种TB5钛合金丝材，采用上述的方法制备而成。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明的方法中锻造开坯和轧制均选择了大变形量和较低的加工温度，可以有效的保证粗大组织得到一定程度的破碎，内部组织得到改善，塑性提高。
2、本发明的方法中丝材全流程免酸洗，免电解，生产流程绿色环保，生产过程中无增氢、增氧、增氮，成分纯净度高。
3、本发明的方法中热处理采用在线式保护气氛炉，相比于常用的真空热处理炉，该方法成本低、能效低、效率高、便于操作及维护。
4、与传统热拉拔相比，本发明的方法采用冷旋锻，制备过程无加热环节，生产成本降低至原有成本的30％，同时满足了丝材后续加工的连续性、高效性。
5、本发明的方法通过冷加工可以细化丝材晶粒，制备的丝材产品的晶粒度可达8级；本发明的方法改善了TB5丝材的冷变形性能，压缩变形量80%不开裂，还能保证丝材各项力学性能的一致性、稳定性，满足客户要求。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明的一种TB5钛合金丝的制备方法的流程图；
图2为Φ4.50mm规格TB5钛合金丝材微观组织；
图3为Φ2.40mm规格TB5钛合金丝材微观组织；
图4为Φ1.20mm规格TB5钛合金丝材微观组织。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种TB5钛合金丝的制备方法，包括：
采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯；
采用二火轧坯法对钛坯进行轧制，得到盘条；
对盘条进行归圆-扒皮工序，得到中间品；
对中间品进行退火热处理；
对退火热处理后的中间品进行冷旋锻，得到丝材；
对丝材进行超声波清洗；
对清洗后的丝材进行固溶处理和时效处理，得到成品。
可选的，采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯之前，包括：
将TB5铸锭扒皮和冒口去除后得到TB5坯锭。
可选的，采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯，其中，三火开坯法包括第一火锻造、第二火锻造和第三火锻造；
第一火锻造采用三镦三拔的方式，始锻温度1100-1150℃，保温3h，终锻温度>800℃，镦粗及拔长的变形量为65-70%；
第二火锻造采用二镦二拔的方式，始锻温度1050-1100℃，保温3h，终锻温度>700℃，镦粗及拔长的变形量为60-65%；
第三火锻造采用一镦一拔的方式，始锻温度950-1050℃，保温3h，终锻温度>600℃，镦粗及拔长的变形量为60-65%。
可选的，采用二火轧坯法对钛坯进行轧制，得到盘条之前，包括：
对钛坯进行表面打磨，对打磨后的钛坯进行加热。
可选的，采用二火轧坯法对钛坯进行轧制，得到盘条，其中，二火轧坯法包括第一火次轧制和第二火次轧制；
第一火次轧制温度900-950℃，保温2h，轧制速度3m/s，终轧尺寸Φ60mm，轧制道次13次，轧制变形量75%；
第二火次轧制温度850-900℃，保温2h，轧制速度2.5m/s，轧制道次8次，终轧尺寸Φ16mm，轧制变形量90%。
通过选用用大变形量和较低的加工温度，对TB5钛合金进行锻造开坯和轧制，可以有效的保证粗大组织得到一定程度的破碎，内部组织得到改善，塑性提高。
可选的，对盘条进行归圆-扒皮工序，得到中间品，包括：
在780℃下对盘条进行热拉归圆，去除材料表面耳朵缺陷，归圆后尺寸为Φ15.5mm；
对热拉归圆的盘条进行扒皮，去除盘条的表面氧化皮及表面缺陷，得到中间品。去除TB5钛合金盘条的表面氧化皮，可以避免引入氧、氢、氮、碳元素。
可选的，对中间品进行退火热处理，包括：
将退火热处理的温度控制在700℃-750℃，丝材行进速度6~7m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。
可选的，对退火热处理后的中间品进行冷旋锻，得到丝材，包括：
每次旋锻减径时，将模具更换为匹配线材目标尺寸的模具，可以增大材料与模具的有效接触面积，减少加工过程中材料的横向流动，不仅提高旋锻的效率，同时也使旋锻后的材料表面更加光洁；
旋锻减径过程中，控制中间品的单道次变形量为20~25%，减径前进速度为1.6-2.5m/min；
对中间品每累计减径4~5次后进行退火热处理，对退火热处理后的中间品继续减径直到成品尺寸。
采用冷旋锻对中间品进行冷加工减径，可有效避免粘膜、丝材表面划伤等问题。
可选的，对丝材进行超声波清洗时，加热温度为50~60℃，清洗时间为2~3h，超声频率为3~5kHz，清洗介质为水清洗剂。
可选的，对清洗后的丝材进行固溶处理和时效处理，得到成品，包括：
固溶处理的温度为730℃-780℃，丝材行进速度4-6m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气，通过采用在线式固溶处理对丝材进行组织调控，以提高丝材冷加工性能和组织均匀性；
时效处理的温度为500-550℃，保温时间为6-8h，冷却方式为炉冷。
另一方面，本发明公开了一种TB5钛合金丝材，采用上述的方法制备而成。
为了更好地解释本方案，本发明还提供了实施例。
实施例1
S1：选用成分均匀的Φ300mm规格TB5铸锭，使用2000t油压机对TB5铸锭进行锻造开坯。第一火始锻温度1130℃，保温3h，终锻温度>800℃，镦粗及拔长的变形量为68%。第二火锻造，始锻温度1080℃，保温3h，终锻温度>700℃，镦粗及拔长的变形量为65%。第三火锻造，始锻温度1000℃，保温3h，终锻温度>600℃，镦粗及拔长的变形量为62%。
S2：将S1锻造好的钛坯进行表面处理后，使用往复式轧机轧制。第一火次轧制温度930℃、保温2h、轧制速度2m/s、终轧尺寸Φ60mm、轧制道次13次、轧制变形量75%。第二火次轧制温度880℃，保温2h，轧制速度2.5m/s、轧制道次8次，终轧尺寸Φ16mm，轧制变形量92%，得到盘条。
S3：对S2得到的盘条进行归圆-扒皮工序。扒皮后得到的中间品丝材的尺寸为Φ14.5mm，表面为光亮面。
S4：将S3得到的中间品丝材进行退火热处理。采用在线式保护气氛热处理炉，热处理温度应为750℃，丝材行进速度7m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。
S5：将S4得到的Φ14.5mm的中间品丝材利用X12型号旋锻机进行减径加工，经10个道次减径到Φ4.50mm，其中每道次减径25%，每减径4个道次，进行一次S4的热处理退火，得到Φ4.50mm的TB5钛合金丝材。冷旋锻减径时采用46号抗磨液压油进行润滑。
S6：经S5拉拔到Φ4.50mm的TB5钛合金丝材进行超声波清洗。超声波清洗时加热温度为50℃，清洗时间为2h，超声频率为3kHz，清洗介质为水清洗剂。
S7：对S6洗清干净的TB5钛合金丝材进行固溶时效处理。固溶时效处理采用在线式保护气氛热处理炉，热处理温度应为780℃，丝材行进速度4m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。时效处理采用真空热处理炉，加热温度为550℃，保温时间为8h，冷却方式为炉冷。
本实施例制备得到的Φ4.50mm规格固溶时效态TB5丝材力学性能检测结果，如表1所示：
表1 Φ4.50mm规格TB5丝材力学性能检测结果
从表1中可以看出，丝材的各项力学性能一致、稳定。
图2为本实施例的Φ4.50mm规格TB5钛合金丝材微观组织，如图2所示，本发明的方法可以细化丝材的晶粒，丝材的晶粒度可达8级。
实施例2
S1：选用成分均匀的Φ350mm规格TB5铸锭，使用2000t油压机进行锻造开坯。第一火始锻温度1100℃，保温3h，终锻温度>800℃，镦粗及拔长的变形量为68%。第二火锻造，始锻温度1050℃，保温3h，终锻温度>700℃，镦粗及拔长的变形量为66%。第三火锻造，始锻温度970℃，保温3h，终锻温度>600℃，镦粗及拔长的变形量为63%。
S2：将S1锻造好的钛坯进行表面处理后，使用往复式轧机轧制。第一火次轧制温度920℃、保温2h、轧制速度2m/s、终轧尺寸Φ60mm、轧制道次13次、轧制变形量75%。第二火次轧制温度860℃，保温2h，轧制速度2.5m/s、轧制道次8次，终轧尺寸Φ16mm，轧制变形量92%，得到盘条。
S3：对S2得到的盘条进行归圆-扒皮工序。扒皮后得到的中间品丝材的尺寸为Φ14.5mm，表面为光亮面。
S4：将S3得到的中间品丝材进行退火热处理。采用在线式保护气氛热处理炉，热处理温度应为730℃，丝材行进速度6.5m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。
S5：将S4得到的中间品丝材利用X12型号旋锻机进行减径加工，经12个道次减径到Φ2.40mm，其中每道次减径22%，每减径5个道次，进行一次步骤4热处理退火，得到Φ2.40mm的TB5钛合金丝材，冷旋锻减径时采用46号抗磨液压油进行润滑。
S6：对经S5得到的Φ2.40mm的TB5钛合金丝材进行超声波清洗。超声波清洗时加热温度为55℃，清洗时间为2.5h，超声频率为4kHz，清洗介质为水清洗剂。
S7：对S6洗清干净的丝材进行固溶时效处理。采用在线式保护气氛热处理炉，热处理温度应为730℃，丝材行进速度4.5m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。时效处理采用真空热处理炉，加热温度为530℃，保温时间为6h，冷却方式为炉冷。
本实施例制备得到的Φ2.40mm规格固溶时效态TB5丝材力学性能检测结果，如表2所示：
表2 Φ2.40mm规格TB5丝材力学性能检测结果
从表2中可以看出，丝材的各项力学性能一致、稳定。
图3为本实施例的Φ2.40mm规格TB5钛合金丝材微观组织，如图3所示，本发明的方法可以细化丝材的晶粒，丝材的晶粒度可达8级。
实施例3
S1：选用成分均匀的Φ400mm规格TB14铸锭，使用2000t油压机进行锻造开坯。第一火始锻温度1100℃，保温3h，终锻温度>800℃，镦粗及拔长的变形量为66%。第二火锻造，始锻温度1050℃，保温3h，终锻温度>700℃，镦粗及拔长的变形量为64%。第三火锻造，始锻温度950℃，保温3h，终锻温度>600℃，镦粗及拔长的变形量为62%。
S2：将S1锻造好的钛坯进行表面处理后，使用往复式轧机轧制。第一火次轧制温度900℃、保温2h、轧制速度3m/s、终轧尺寸Φ60mm、轧制道次13次、轧制变形量75%。第二火次轧制温度850℃，保温2h，轧制道次10次，轧制速度2.5m/s终轧尺寸Φ16mm，轧制变形量90%，得到盘条。
S3：对S2得到的盘条进行归圆-扒皮工序。扒皮后的得到的中间品丝材的尺寸为Φ14.5mm，表面为光亮面。
S4：S3得到的中间品丝材进行退火热处理。采用在线式保护气氛热处理炉，热处理温度应为700℃，丝材行进速度6m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。
S5：将S4得到的中间品丝材利用X12型号旋锻机进行减径加工，经14个道次减径到Φ1.20mm，其中每道次减径20%，每减径6个道次，进行一次步骤4热处理退火。冷旋锻减径时采用46号抗磨液压油进行润滑。
S6：对S5得到的Φ1.20mm的TB5钛合金丝材进行超声波清洗。超声波清洗时加热温度为60℃，清洗时间为3h，超声频率为5kHz，清洗介质为水清洗剂。
S7：对S6洗清干净的丝材进行固溶处理。采用在线式保护气氛热处理炉，热处理温度应为700℃，丝材行进速度4m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。时效处理采用真空热处理炉，加热温度为500℃，保温时间为4h，冷却方式为炉冷。
本实施例制备得到的Φ1.20mm规格固溶时效态TB5丝材力学性能检测结果，如表3所示：
表3 Φ1.20mm规格TB5力学性能检测结果
从表3中可以看出，丝材的各项力学性能一致、稳定。
图4为本实施例的Φ1.20mm规格TB5钛合金丝材微观组织，如图4所示，本发明的方法可以细化丝材的晶粒，丝材的晶粒度可达8级。
综上所述，本发明的方法通过选择大变形量和较低的加工温度对TB5坯锭进行锻造开坯和轧制，可以有效的保证制得的TB5钛合金丝材的粗大组织得到一定程度的破碎，内部组织得到改善，塑性提高；本发明的方法通过冷加工可以细化丝材晶粒，晶粒度可达8级，同时改善了TB5丝材的冷变形性能，压缩变形量80%不开裂，还能保证丝材各项力学性能的一致性、稳定性，满足客户要求。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，包括：
采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯；
采用二火轧坯法对所述钛坯进行轧制，得到盘条；
对所述盘条进行归圆-扒皮工序，得到中间品；
对所述中间品进行退火热处理；
对退火热处理后的所述中间品进行冷旋锻，得到丝材；
对所述丝材进行超声波清洗；
对清洗后的所述丝材进行固溶处理和时效处理，得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述的采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯之前，包括：
将TB5铸锭扒皮和冒口去除后得到TB5坯锭。
3.根据权利要求2所述的一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述的采用三火开坯法对TB5坯锭进行锻造，得到钛坯，包括：
所述三火开坯法包括第一火锻造、第二火锻造和第三火锻造；
第一火锻造采用三镦三拔的方式，始锻温度1100-1150℃，保温3h，终锻温度>800℃，镦粗及拔长的变形量为65-70%；
第二火锻造采用二镦二拔的方式，始锻温度1050-1100℃，保温3h，终锻温度>700℃，镦粗及拔长的变形量为60-65%；
第三火锻造采用一镦一拔的方式，始锻温度950-1050℃，保温3h，终锻温度>600℃，镦粗及拔长的变形量为60-65%。
4.根据权利要求1所述的一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述的采用二火轧坯法对所述钛坯进行轧制，得到盘条之前，包括：
对所述钛坯进行表面打磨，对打磨后的所述钛坯进行加热。
5.根据权利要求4所述的一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述的采用二火轧坯法对所述钛坯进行轧制，得到盘条，包括：
所述二火轧坯法包括第一火次轧制和第二火次轧制；
第一火次轧制温度900-950℃，保温2h，轧制速度3m/s，终轧尺寸Φ60mm，轧制道次13次，轧制变形量75%；
第二火次轧制温度850-900℃，保温2h，轧制速度2.5m/s，轧制道次8次，终轧尺寸Φ16mm，轧制变形量90%。
6.根据权利要求1所述的一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述的对所述盘条进行归圆-扒皮工序，得到中间品，包括：
在780℃对所述盘条进行热拉归圆；
对热拉归圆的盘条进行扒皮，去除盘条的表面氧化皮及表面缺陷，得到中间品。
7.根据权利要求1所述的一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述的对所述中间品进行退火热处理，包括：
所述退火热处理的温度为700℃-750℃，丝材行进速度6~7m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气。
8.根据权利要求7所述的一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述的对退火热处理后的所述中间品进行冷旋锻，得到丝材，包括：
每次旋锻减径时，将模具更换为匹配线材目标尺寸的模具；
旋锻减径过程中，控制中间品的单道次变形量为20~25%，减径前进速度为1.6-2.5m/min；
对所述中间品每累计减径4~5次后进行退火热处理，对退火热处理后的中间品继续减径直到成品尺寸。
9.根据权利要求1所述的一种TB5钛合金丝材的制备方法，其特征在于，所述的对清洗后的所述丝材进行固溶处理和时效处理，得到成品，包括：
固溶处理的温度为730℃-780℃，丝材行进速度4-6m/min，冷却方式采用喷淋水冷，保护气体为99.999%的高纯氩气；
时效处理的温度为500-550℃，保温时间为6-8h，冷却方式为炉冷。
10.一种TB5钛合金丝材，其特征在于，所述TB5钛合金丝材采用权利要求1-9任意一项所述的方法制备而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311009793.9A CN116727587B (zh) | 2023-08-11 | 2023-08-11 | 一种tb5钛合金丝材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311009793.9A CN116727587B (zh) | 2023-08-11 | 2023-08-11 | 一种tb5钛合金丝材及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116727587A true CN116727587A (zh) | 2023-09-12 |
| CN116727587B CN116727587B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=87918921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311009793.9A Active CN116727587B (zh) | 2023-08-11 | 2023-08-11 | 一种tb5钛合金丝材及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116727587B (zh) |
Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4077811A (en) * | 1977-03-01 | 1978-03-07 | Amax, Inc. | Process for "Black Fabrication" of molybdenum and molybdenum alloy wrought products |
| CN101722268A (zh) * | 2009-11-25 | 2010-06-09 | 宝鸡市创信金属材料有限公司 | 用β型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法 |
| CN102477521A (zh) * | 2010-11-30 | 2012-05-30 | 西安赛特金属材料开发有限公司 | β钛合金丝材在线无氧化热处理方法 |
| US20120308428A1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | Ati Properties, Inc. | Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys |
| CN103276243A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-04 | 武钢集团昆明钢铁股份有限公司 | 一种钛合金盘条及其生产方法 |
| JP2017141502A (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | 新日鐵住金株式会社 | 冷間鍛造調質品用圧延棒線 |
| JP2018069255A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 純チタン金属ワイヤおよびその加工方法 |
| CN109047348A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-21 | 西安兴硕新材料科技有限公司 | 一种低弹性模量超弹性镍钛合金丝材加工方法 |
| CN110773686A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-11 | 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 | 一种紧固件用tb3钛合金丝材的制备方法 |
| CN111438220A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-24 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 可用于提高钛合金铆钉成材率的钛合金线材制备方法 |
| CN111687235A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-09-22 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 一种提高钛合金线材成材率的方法 |
| CN112281025A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-29 | 西安圣泰金属材料有限公司 | 一种tc4钛合金丝材及其制备方法 |
| CN112589026A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 一种gh4099高温合金丝材的冷加工方法 |
| JP2021080519A (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 日本製鉄株式会社 | α＋β型チタン合金棒材及びα＋β型チタン合金棒材の製造方法 |
| CN112981174A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-18 | 新疆湘润新材料科技有限公司 | 一种高强高塑性钛合金丝材的制备方法 |
| CN113000599A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-06-22 | 云南钛业股份有限公司 | 一种高效轧制钛合金盘条的生产方法 |
| CN113210455A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-08-06 | 钢铁研究总院 | 一种耐高温耐磨钴基合金丝材的制备方法 |
| CN113278902A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-20 | 西北有色金属研究院 | 一种大规格tb9钛合金线材的性能调控方法 |
| WO2022156437A1 (zh) * | 2021-01-20 | 2022-07-28 | 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 | 一种合金线材及其制备方法与应用 |
| CN115555806A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-03 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种可用于提高不锈钢铆钉成材率的线材制备方法 |
| CN116000084A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-04-25 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种高强高导铜锆合金线材的制备方法 |
| CN116532510A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-08-04 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种提高眼镜架用tb13钛合金丝材力学性能的制备方法 |
| CN116532511A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-08-04 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种提高眼镜架用tb13钛合金丝材表面精度的制备方法 |
-
2023
- 2023-08-11 CN CN202311009793.9A patent/CN116727587B/zh active Active
Patent Citations (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4077811A (en) * | 1977-03-01 | 1978-03-07 | Amax, Inc. | Process for "Black Fabrication" of molybdenum and molybdenum alloy wrought products |
| CN101722268A (zh) * | 2009-11-25 | 2010-06-09 | 宝鸡市创信金属材料有限公司 | 用β型钛合金制备飞机用铆接盘丝的方法 |
| CN102477521A (zh) * | 2010-11-30 | 2012-05-30 | 西安赛特金属材料开发有限公司 | β钛合金丝材在线无氧化热处理方法 |
| US20120308428A1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | Ati Properties, Inc. | Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys |
| CN103276243A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-04 | 武钢集团昆明钢铁股份有限公司 | 一种钛合金盘条及其生产方法 |
| JP2017141502A (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | 新日鐵住金株式会社 | 冷間鍛造調質品用圧延棒線 |
| JP2018069255A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 純チタン金属ワイヤおよびその加工方法 |
| CN109047348A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-21 | 西安兴硕新材料科技有限公司 | 一种低弹性模量超弹性镍钛合金丝材加工方法 |
| CN110773686A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-11 | 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 | 一种紧固件用tb3钛合金丝材的制备方法 |
| JP2021080519A (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 日本製鉄株式会社 | α＋β型チタン合金棒材及びα＋β型チタン合金棒材の製造方法 |
| CN111438220A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-24 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 可用于提高钛合金铆钉成材率的钛合金线材制备方法 |
| CN111687235A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-09-22 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 一种提高钛合金线材成材率的方法 |
| CN112281025A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-29 | 西安圣泰金属材料有限公司 | 一种tc4钛合金丝材及其制备方法 |
| CN112589026A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 一种gh4099高温合金丝材的冷加工方法 |
| CN113000599A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-06-22 | 云南钛业股份有限公司 | 一种高效轧制钛合金盘条的生产方法 |
| WO2022156437A1 (zh) * | 2021-01-20 | 2022-07-28 | 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 | 一种合金线材及其制备方法与应用 |
| CN112981174A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-06-18 | 新疆湘润新材料科技有限公司 | 一种高强高塑性钛合金丝材的制备方法 |
| CN113210455A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-08-06 | 钢铁研究总院 | 一种耐高温耐磨钴基合金丝材的制备方法 |
| CN113278902A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-20 | 西北有色金属研究院 | 一种大规格tb9钛合金线材的性能调控方法 |
| CN115555806A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-03 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种可用于提高不锈钢铆钉成材率的线材制备方法 |
| CN116000084A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-04-25 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种高强高导铜锆合金线材的制备方法 |
| CN116532510A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-08-04 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种提高眼镜架用tb13钛合金丝材力学性能的制备方法 |
| CN116532511A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-08-04 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种提高眼镜架用tb13钛合金丝材表面精度的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 刘娣;张利军;白钰;薛祥义;陈涛;: "TB3钛合金丝材的热处理工艺", 热加工工艺, vol. 42, no. 22, pages 163 - 165 * |
| 艾迪;王昌;于振涛;麻西群;刘少辉;余志远;李思莹;: "钛合金超细丝材加工技术及研究现状", 热加工工艺, vol. 47, no. 19, pages 11 - 14 * |
| 郭宝全;吕凯;付俊凇;张雅萍;董莲;: "固溶处理对β钛合金微弧氧化膜生长过程的影响", 表面技术, vol. 47, no. 10, pages 289 - 293 * |
| 郭拉凤;原梅妮;梁敏洁;: "钛及钛合金线材轧制工艺研究", 稀有金属, vol. 35, no. 02, pages 196 - 200 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116727587B (zh) | 2023-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111334727B (zh) | 可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法 | |
| CN111644462B (zh) | 一种制粉用Gr23钛合金丝材的制备方法 | |
| CN114161028B (zh) | 一种提高钛合金焊丝性能的加工方法 | |
| CN104611658A (zh) | 一种卷式生产ta3钛板的退火方法 | |
| CN109290371B (zh) | 一种铜铝复合板带的冷轧制造方法 | |
| CN111872113A (zh) | 中高碳钢热轧盘条及其生产方法 | |
| CN112718910A (zh) | 一种大口径tc4钛合金厚壁管材的制造方法 | |
| CN113857283B (zh) | 一种高速工具钢棒料的成型方法 | |
| CN110976512A (zh) | 一种tc4钛合金丝材冷轧方法 | |
| CN116532510A (zh) | 一种提高眼镜架用tb13钛合金丝材力学性能的制备方法 | |
| CN116532511A (zh) | 一种提高眼镜架用tb13钛合金丝材表面精度的制备方法 | |
| CN111809080B (zh) | 一种tc2合金薄壁挤压型材的制备方法 | |
| CN116727587B (zh) | 一种tb5钛合金丝材及其制备方法 | |
| CN111687235B (zh) | 一种提高钛合金线材成材率的方法 | |
| CN112090959B (zh) | 一种ta10钛合金带卷冷轧方法 | |
| WO2022174530A1 (zh) | 易切削非调质钢及其制备方法 | |
| CN102152069A (zh) | 一种气阀钢型材生产方法 | |
| CN115555806A (zh) | 一种可用于提高不锈钢铆钉成材率的线材制备方法 | |
| CN111715829B (zh) | 一种提高大台阶差辊坯超声波探伤合格率的锻造方法 | |
| CN117443979A (zh) | 一种眼镜框架用钛合金丝材冷拉拔制备方法 | |
| CN117443980A (zh) | 一种tb5钛合金丝材及其冷拉拔制备方法 | |
| CN111097797B (zh) | 一种合金钢棒材的光亮材制造系统及方法 | |
| CN112170519A (zh) | 一种L80～9Cr马氏体不锈钢管生产方法 | |
| CN110918643A (zh) | 一种改善钢棒热轧材成品中心等轴晶区比率的方法 | |
| CN114130849B (zh) | 一种高表面质量殷钢丝材的生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |