专利名称：高性能钛合金管配方及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高性能钛合金管的配方及加工工艺。
背景技术：
钛合金具有极为优良的耐腐蚀和机械性能，但其加工的工艺要求高，加工成本也高。因此通过配方的改进和工艺的创新来克服这一不足。
中国专利87105786涉及到高强度高韧性钛基合金，含有(重量百分比)3-7％Mo，3-7％V，1.75-4.0％Al，≤6％Cr，≤2.5％Zr，≤2.5％Fe，余量为含≤0.2％的二氧化钛，Mo和V含量总和为8-12％，Cr和Fe含量总和≤6％。Mo、V、Cr、Al含量分别为5％、5％、2％、3％的钛合金锻棒，通过适当热处理，拉伸强度δ达1224MPa，可用作航天或航空高强结构体、超高速离心机转子等。
中国专利94117831是一种钛合金及其制造方法。将含Al4.5％，V3％、Fe2％、Mo2％、O0.1％、结晶组织为α+β型的板状钛合金材料以放电成型法作成坯件。以800℃的金属模加压，作超塑性加工，作成所定形状、尺寸后，机械加工。接着，对此坯件在氩气氛中，825℃下作固溶处理2小时，油冷。再在真空中，500℃下作时效硬化处理3小时。然后，用氧化铝系研磨剂抛光，结果，得到平均晶粒粒径3μm的具有细小α+β等轴二相组织的钛合金。该合金具有完全的抛光镜面，HV硬度为440，可用于钟表外装饰等。
中国专利97190564高强度钛合金、由该合金制成的上述制品，以及用于制造这些制品的方法。上述目的是通过含有Fe0.20-0.8％(质量)和O0.20-0.6％(质量)、或者含有Fe0.2-1.0％(质量)、O0.15-0.60％(质量)和Si0.20-1.0％(质量)、余量为Ti和不可避免的杂质构成的钛合金实现的。使用该合金，在材料温度为(β相变点-200℃)以上的状态下热锻压、然后冷却，可以制成要求强度的各种制品。
中国专利99803452涉及一种具有含少量聚集体间组织的层状显微组织的两相铝化钛合金。该合金可含位于聚集组织边界处的细小颗粒，如硼化物颗粒和/或晶界等轴组织。该合金可含合金添加剂如，≤10at％的W、Nb和/或Mo。该合金可不含Cr、V、Mn、Cu和/或Ni，而可含(at％)45-55％的Ti、40-50％的Al、1-5％的Nb、0.3-2％的W、最多1％的Mo和0.1-0.3％的B。该合金可含(％重量)57-60％的Ti、30-32％的Al、4-9％的Nb、最多2％的Mo、2-8％的W和0.02-0.08％的B。
中国专利02138024涉及一种温加工制造钛及钛合金管的方法，属于金属管材轧制技术。它依次包括，管坯表面机加工处理；管坯预热到环境温度至再结晶温度之间；管坯在再结晶温度以上高变形速率轧制；轧制件快速冷却等4个步骤。本发明克服了已有技术的工序多、成材率低、制造成本高、管材质量不稳定等不足。本发明的延伸系数在10～16之间，轧出速度在5m/min～20m/min之间，由空心管坯到管材的成材率可达80％以上。本发明是目前一种区别于热轧加工和冷轧加工，而采用温加工制造钛及钛合金管的先进方法。
中国专利01821811通过冷加工步骤和时效处理步骤获得的钛合金，在冷加工步骤中，对包含Va族元素且其余基本为钛的原料钛合金实施10％或更大的冷加工；在时效处理步骤中，使冷加工步骤之后获得的冷加工件经受时效处理，以便在150℃至600℃范围内的处理温度下使参数“P”落在8.0至18.5的范围内；其抗拉弹性极限强度为950MPa或更大，且其弹性变形能力为1.6％或更大。该钛合金的高弹性变形能力和高抗拉弹性极限强度可以被广泛地应用于各种产品。
综上所述，现有技术仍存在工艺复杂，配方复杂的不足。要具有更好的加工工艺性能仍有很大的改进余地。
发明内容
本发明目的是提供一种钛合金的配方并采用冷加工制造钛及钛合金管的方法。是一种区别于热轧加工的工艺，并能保证加工工艺的简化和成品的性能。
本发明的目的是这样实现的钛合金管的配方是，Al、2.5-3.5wt％ V、2.0-3.0wt％的，余量为Ti.
本发明的改进是该合金可含Fe≤0.25wt％，N≤0.08wt％，H≤0.01wt％可以保证抗拉强度为≥620Mpa，残余伸长应力为≥480Mpa，伸长率≥150％。尤其是含有Fe0-0.25wt％，N0-0.08wt％。
本发明的冷加工制造钛及钛合金管的方法，即工艺是经350℃至600℃的温度范围内经0.5-2小时处理后并退火后进行精轧。轧制后经300℃至400℃的温度范围内在0.5-1小时的处理退火用以消除应力。
采用两道退火工艺，轧制时降低硬度，提高韧性，改变组织结构，细化晶粒度等提高性能，本发明实际上是精轧工艺，合理的两道退火工艺可以保证产品的质量。
本发明的改进还包括退火后进行精轧可以在室温或退火温度下降过程中，精轧后进行第二次退火，此有利于产品的加工效率。
本发明的延伸率在150-200％，轧出速度在较高2m/min～8m/min之间，由空心管坯到管材的成材率可达90％以上。本发明是目前一种区别于热轧加工的冷轧加工，可以进行10％变形量或更大变形量的冷加工。性能比普通钛合金管高10％以上。
本发明的配方比较简单而且用本发明的加工条件下性能可靠，二次退火均只需要较低的处理温度，能耗低。而且用精轧工艺产品的精度高。其抗拉弹性极限强度为较大，且其弹性变形能力为15％以上。该钛合金的高弹性变形能力和高抗拉弹性极限强度可以被广泛地应用于各种场合。
具体实施例方式
钛合金的配方并采用冷加工制造钛及钛合金管的方法。是一种区别于热轧加工的工艺，并能保证加工工艺的简化和成品的性能。
本发明的目的是这样实现的钛合金及管材的配方是，例出了9种1 2 3 4 5 6 7 8 9Al、 2.53 3.52.53 3.52.53 3.5V、 3.02.52.02.02.53.02.53.02.0Ti94.5 94.5 94.5 95.5 94.5 93.2 94.72 93.8 94.34Fe0 0 0 0 0 0.25 0.25 0.15 0.15N 0 0 0 0 0 0.05 0.03 0.05 0.01当然，合金中仍存在微量的不可脱尽的杂质。
1-3号样品的抗拉强度为700-800Mpa，残余伸长应力为≥480Mpa，7-9号样品的伸长率≥25％。本发明的冷加工制造钛及钛合金管的方法的实施例第一次350℃、450℃、550℃、600℃的温度在0.5-2小时的范围内退火后进行精轧没有显著差别，而退火的时间可以延长至3-4小时，也没有超出枯发明的范围，温度低时退火的温度应该更长。轧制后经300℃至400℃的温度在0.5-2小时的范围内退火用以消除应力。
采用两道退火工艺，轧制时降低硬度，提高韧性，改变组织结构，细化晶粒度等提高性能，本发明实际上是精轧工艺，合理的两道退火工艺可以保证产品的质量。
本发明工艺的改进退火后进行精轧可以在室温或退火温度下降过程中，例如在0℃至300℃时精轧，精轧后进行第二次退火，此有利于产品的加工效率。
尤其是在室温至150℃时精轧更好。
权利要求
1.钛合金管的配方，其特征是Al、2.5-3.5wt％V、2.0-3.0wt％的，余量为Ti.
2.如权利要求1所述钛合金管的配方，其特征是合金可含Fe0-0.25wt％，N0-0.08wt％。
3.冷加工制造钛及钛合金管的方法，其特征是经350℃至600℃的温度范围在0.5-2小时的处理并经退火后进行精轧，轧制后经300℃至400℃的温度在0.5-1小时的范围内退火用以消除应力。
4.如权利要求3所述冷加工制造钛及钛合金管的方法，其特征是退火后进行精轧可以在室温或退火温度下降过程中进行。
5.如权利要求3所述冷加工制造钛及钛合金管的方法，其特征是轧出速度在较高2m/min～8m/min之间。
全文摘要
钛合金管的配方，Al、2.5－3.5wt％V、2.0－3.0wt％的，余量为Ti，冷加工制造钛及钛合金管的方法，经350℃至600℃的温度范围在0.5－2小时的处理并经退火后进行精轧，轧制后经300℃至400℃的温度在0.5－1小时的范围内退火用以消除应力。本发明的配方比较简单而且用本发明的加工条件下性能可靠，二次退火均只需要较低的处理温度，能耗低。而且用精轧工艺产品的精度高。其抗拉弹性极限强度为较大，且其弹性变形能力为15％以上。
文档编号F16L9/02GK1718798SQ20041004119
公开日2006年1月11日 申请日期2004年7月7日 优先权日2004年7月7日
发明者黄忠伟 申请人:黄忠伟