专利名称：一种高强钛合金薄壁管材的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种高强钛合金薄壁管材的加工方法，属于材料加工领域，特别是高
强钛合金管材的加工工艺领域。
背景技术：
高强钛合金具有较高的高温强度和变形抗力，制造高强钛合金薄壁管材具有相当 的技术难度。如采用传统的热挤压方法制备，由于至今没有理想的润滑方式，所以很难实 现，挤压管材的质量更难以保证；如采用斜轧穿孔+冷轧工艺制备，由于斜轧穿孔工艺较容 易形成表面缺陷，所以所制备的管材表面质量难于保证，同时此种方法适用于中等壁厚的 管材成型，对于薄壁管材则不太适用。 一般通行的做法是，采用锻棒打深孔制备，此种方法 造成大量材料的浪费，材料利用率极低，而且难于实现强度和塑性的良好匹配。另外在对管 材质量要求不高的情况下也可以采取钛板巻焊的方法制备，但该工艺的缺点是焊接点属于 铸造组织，材料的性能很低，整体性能很差。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足，特别提供了一种高强钛合金薄壁管材的加工 工艺。 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 —种高强钛合金薄壁管材的加工方法，包括如下步骤 1)将钛合金铸锭在1100 120(TC进行开坯锻造，将得到的棒料加热至900 95(TC，保温30 50分钟，在压力机上一火热锻得到钛合金锻棒，其中锻造变形量不小于 70%，锻棒的直径为成品管材外径的1. 2 1. 4倍； 2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为成品管材内孔直径，得到管坯；
3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度不低于350°C ;将管坯在700 75(TC下，保温30 40分钟，进行多道次热旋压加工，每道次变形量不低于20% ;每完成一 道次旋压加工进行一次真空退火，退火温度为750°C ;得到热旋压管坯，其壁厚为成品管材 壁厚的1. 1 1.2倍； 4)将得到的热旋压管坯内、外车光，在冷旋机上冷旋成型，冷旋的总压下量大于 10%，获得成品管材。 —种优选的技术方案，其特征在于所述的步骤1)中，所述的钛合金铸锭为真空 二次熔炼钛合金铸锭。 —种优选的技术方案，其特征在于所述的步骤l)中，所述的锻造变形量为 70-90%。 —种优选的技术方案，其特征在于所述的步骤3)中，所述的多道次热旋压加工 为3-5道次热旋压加工，每道次变形量为20-40%。 —种优选的技术方案，其特征在于所述的步骤3)中，所述的真空退火后的管材
3在酸洗液中进行酸洗。可以去除管材表面的吸氢层，避免钛合金吸氢引起氢脆。
—种优选的技术方案，其特征在于所述的酸洗液中，丽03含量为20% (体积)，
HF含量为5% (体积)，酸洗时间为10-20分钟。 —种优选的技术方案，其特征在于所述的步骤4)中，所述的冷旋的总压下量为 10-44%。本发明方法适合于制造加工成品管材的内径为50-100mm、壁厚为l_5mm的高强钛
合金薄壁管材。 有益效果 本发明采用锻压制坯和旋压的加工工艺，生产工艺简单、成品率高，对于加工具有 较高室温强度和变形抗力要求的钛合金薄壁管材，工艺设备简单、容易成型，可以有效提高 合金管材的质量和成品率，可以加工出中等管径、薄壁、一定的长度的钛合金管材，加工出 的合金管材整体具有较高的强度和塑性，表面光亮，使用性能良好，适合于对管材整体性能 要求较高的场合使用。 下面通过具体实施方式
对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围 的限制。
具体实施方式
实施例1 采用TB8钛合金，加工出内径为50mm，壁厚为2mm的管材，采用锻压和旋压的加工 工艺加工管材，具体操作步骤如下 1)将TB8钛合金真空二次熔炼直径为380mm的铸锭经IIO(TC进行开坯锻造，锻造 成截面为①120mm的棒料，再将棒料加热到920°C ，保温50分钟，然后在压力机上一火热锻 成截面为①65mm的钛合金锻棒，锻压变形量为71% ;
2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为50mm，得到管坯； 3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度应为400°C ;将管坯在70(TC下，保 温40分钟，进行4道次热旋压加工，每道次变形量为20%，每完成一道次旋压进行真空退 火，退火温度为75(TC，为了避免钛合金吸氢引起氢脆，每次退火后管材在20%丽03十5% HF十H20的酸洗液中进行酸洗，酸洗时间为15分钟，去除管材表面的吸氢层，最终得到中外 热旋压得最终壁厚为2. 4mm ; 4)将热旋压的得到的管坯内外车光在冷旋机上冷旋成型，冷旋的第一道次压下量 为10% ，第二道次压下量为7% ，经两道次冷旋最终得到了内径50mm，壁厚2mm的高强钛合 金管材。 实施例2 采用TB2钛合金，加工出内径为100mm，壁厚为lmm的管材，采用锻压和旋压的加工 工艺加工管材，具体操作步骤如下 1)将TB2钛合金真空二次熔炼直径为380mm的铸锭经120(TC进行开坯锻造，锻造 成截面为①260mm的棒料，再将棒料加热到90(TC，保温30分钟，然后在压力机上一火热锻 成截面为①120mm的钛合金锻棒，锻压变形量为79% ;
2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为100mm，得到管坯；
3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度为400°C ;将管坯在75(TC下，保温 30分钟，进行4道次热旋压加工，每道次变形量为40%，每完成一道次旋压进行真空退火， 退火温度为75(TC，为了避免钛合金吸氢引起氢脆，每次退火后管材在20%丽03十5% HF 十40的酸洗液中进行酸洗，酸洗时间为IO分钟，去除管材表面的吸氢层，最终得到中外热 旋压得最终壁厚为1. 3mm ; 4)将热旋压的得到的管坯内外车光在冷旋机上冷旋成型，冷旋的第一道次压下量 为15%。第二道次压下量为10%，经两道次冷旋最终得到了内径100mm，壁厚lmm的高强钛
合金管材。 实施例3 采用TB2钛合金，加工出内径为60mm，壁厚为5mm的管材，采用锻压和旋压的加工 工艺加工管材，具体操作步骤如下 1)将TB2钛合金真空二次熔炼直径为380mm的铸锭经115(TC进行开坯锻造，锻造 成截面为①260mm的棒料，再将棒料加热到95(TC，保温40分钟，然后在压力机上一火热锻 成截面为①120mm的钛合金锻棒，锻压变形量为80% ;
2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为60mm，得到管坯； 3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度为350°C ;将管坯在72(TC下，保温 35分钟，进行3道次热旋压加工，每道次变形量为35%，每完成一道次旋压进行真空退火， 退火温度为75(TC，为了避免钛合金吸氢引起氢脆，每次退火后管材在20%丽03十5% HF 十H20的酸洗液中进行酸洗，酸洗时间为20分钟，去除管材表面的吸氢层，最终得到中外热 旋压得最终壁厚为8. 2mm ; 4)将热旋压的得到的管坯内外车光在冷旋机上冷旋成型，冷旋的第一道次压下量 为22% ，第二道次压下量为22% ，经两道次冷旋最终得到了内径60mm，壁厚5mm的高强钛合 金管材。
权利要求
一种高强钛合金薄壁管材的加工方法，包括如下步骤1)将钛合金铸锭在1100～1200℃进行开坯锻造，将得到的棒料加热至900～950℃，保温30～50分钟，在压力机上一火热轧得到钛合金锻棒，其中快锻变形量不小于70％，锻棒的直径为成品管材外径的1.2～1.4倍；2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为成品管材内孔直径，得到管坯；3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度不低于350℃；将管坯在700～750℃下，保温30～40分钟，进行多道次热旋压加工，每道次变形量不低于20％；每完成一道次旋压加工进行一次真空退火，退火温度为750℃；得到热旋压管坯，其壁厚为成品管材壁厚的1.1～1.2倍；4)将得到的热旋压管坯内、外车光，在冷旋机上冷旋成型，冷旋的总压下量大于10％，获得成品管材。
2. 根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于所述的步骤 1)中，所述的钛合金铸锭为真空二次熔炼钛合金铸锭。
3. 根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于所述的步骤1)中，所述的锻造变形量为70-90%。
4. 根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于所述的步骤3)中，所述的多道次热旋压加工为3-5道次热旋压加工，每道次变形量为20-40%。
5. 根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于所述的步骤3) 中，所述的真空退火后的管材在酸洗液中进行酸洗。
6. 根据权利要求5所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于所述的酸洗 液中，HN03含量为20% (体积)，HF含量为5% (体积)，酸洗时间为10-20分钟。
7. 根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于所述的步骤4) 中，所述的冷旋的总压下量为10-44%。
全文摘要
本发明涉及一种高强钛合金薄壁管材的加工方法，属于材料加工领域，包括1)将钛合金铸锭在1100～1200℃进行开坯锻造，将得到的棒料加热至900～950℃，保温30～50分钟，在快锻机上一火热轧得到钛合金锻棒；2)将钛合金锻棒车光，钻孔，得到管坯；3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度不低于350℃；将管坯在700～750℃下，保温30～40分钟，进行多道次热旋压加工；4)将得到的热旋压管坯内、外车光，在冷旋机上冷旋成型，获得成品管材。本发明采用快锻制坯和旋压的加工工艺，对于加工具有较高室温强度和变形抗力要求的钛合金薄壁管材，工艺设备简单、容易成型，可以有效提高合金管材的质量和成品率。
文档编号B21C37/06GK101704035SQ200910241560
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者李德富, 范荣辉, 贺金宇 申请人:北京有色金属研究总院