本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种制备钛合金毛细管材的方法。
背景技术：
钛合金具有比重小、比强度高、弹性模量低、耐腐蚀等特点,可支撑管材，也可制成钛合金毛细管材。钛合金毛细管材经常用在部分精密仪表及电器设备中。钛合金已能生产棒、板、丝、带、盘和叶片等制品，但对于钛合金管材，特别是薄壁的钛合金毛细管材的研制仍处于探索阶段。由于钛合金毛细管的尺寸精度要求比较严格，其加工工序复杂、生产设备精度较高。因此目前还未有钛合金毛细管材的成熟生产工艺，目前制备钛合金管材主要通过拉拔加工的方法生产钛合金毛细管，但是由于拉拔过程中钛合金内应力的存在，常常拉断管坯或者拉拔的毛细管变形，导致钛合金毛细管的加工成品率较低。因此，急需研制出一种钛合金毛细管的制备方法，用于解决现有技术中毛细管材孔径精确度不高、加工成品率低等问题，实现钛合金毛细管的工业化生产。
技术实现要素：
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，提供了一种制备钛合金毛细管材的方法。该方法通过对外径34mm～36mm的钛合金铸锭进行扒皮镗孔、旋锻加工、轧制加工、拉拔加工等工艺，将其加工成外径为1.0mm～1.5mm，壁厚为0.1mm～0.15mm的钛合金毛细管材；最为重要的是该方法在旋锻加工、轧制加工及拉拔加工过程中，均进行中间退火处理，彻底消除了钛合金毛细管材内部的加工应力，得到尺寸精确，表面质量良好的钛合金毛细管材。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备钛合金毛细管材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将直径为34mm～36mm的钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后对切去冒口和锭底的钛合金铸锭镗制孔径为11.5mm～12.5mm的内孔，得到钛合金管坯；
步骤二、对步骤一中得到的钛合金管坯进行多道次旋锻加工，当所述旋锻加工的累积变形率为50％～80％时进行中间退火处理a；
步骤三、重复步骤二中的旋锻加工和中间退火处理a，直至得到外径为19.8mm～20.2mm，壁厚为1.8mm～2.2mm的钛合金管坯，然后对所述钛合金管坯的外表表面和内壁进行处理直至外表面和内壁光亮无划痕折皱；
步骤四、对步骤三中经处理后的钛合金管坯进行多道次轧制加工，当轧制加工的累积变形率为50％～80％时进行中间退火处理b；
步骤五、重复步骤四中的轧制加工和中间退火处理b，直至得到外径为5.8mm～6.2mm，壁厚为0.2mm～0.3mm钛合金管坯；
步骤六、对步骤五中得到的钛合金管坯进行多道次拉拔加工，当拉拔加工的累积变形率为50％～60％时进行中间退火处理c；
步骤七、重复步骤六中的拉拔加工和中间退火处理c，直至得到外径为1.0mm～1.5mm，壁厚为0.1mm～0.15mm的钛合金毛细管材。
本发明制备钛合金毛细管材的方法中结合了旋锻加工、轧制加工和拉拔加工，逐步将钛合金管坯制成钛合金毛细管，并且得到的钛合金毛细管的尺寸精确，壁厚均匀，表面光洁，最为关键的是钛合金毛细管的成品率高，能够将本发明的制备方法推向工业化应用中。本发明选用合适尺寸的钛合金铸锭，镗孔后得到钛合金管坯，再对其进行旋锻加工，使得其沿轴向延伸，保证管坯的内外表面光洁，但是由于旋锻加工过程中钛合金管坯内应力的存在会产生加工硬化的现象，因此，在旋锻加工的过程中当累积变形率达到50％～80％时，进行中间退火处理a，有效地减少钛合金组织之间的应力，使得钛合金管坯旋锻加工顺利进行，而且控制旋锻加工的累积变形率不要超过80％，不然管坯容易变形，旋锻加工将钛合金管坯的外径从34mm～36mm加工成19.8mm～20.2mm，内径从11.5mm～12.5mm加工成1.8mm～2.2mm，这是由于旋锻加工一般需要借助模具环绕管坯外径进行旋转，同时也向钛合金管坯的轴心施加高频率的径向力，因此旋锻加工钛合金管坯时其外径和壁厚不能太小，容易加工变形，不利后续的轧制加工和拉拔加工，因此，经过大量试验以及分析得到，当钛合金管坯的外径为19.8mm～20.2mm，内径为1.8mm～2.2mm时，可结束旋锻加工，开始进行轧制加工，轧制加工过程中也存在钛合金内应力，阻碍轧制加工的变形，因此，在轧制加工过程中当轧制加工的累积变形率为50％～80％时进行中间退火处理b，能够减少钛合金轧制过程中内应力对轧制的不良影响，并将钛合金管坯的外径和壁厚加工至5.8mm～6.2mm，壁厚为0.2mm～0.3mm，此时轧制加工过程轧制管坯的尺寸精确、壁厚均匀的钛合金管坯；最后经拉拔加工形成外径为1.0mm～1.5mm，壁厚为0.1mm～0.15mm的钛合金毛细管材，拉拔过程中依然要减少钛合金内应力的影响，因此当拉拔加工的累积变形率为50％～60％时，就需要进行中间退火c，而当累积变形率超过50％～60％时，就容易拉断钛合金管坯，则将拉拔加工的累积变形率的极限值定为50％～60％。也正是因为旋锻加工、轧制加工和拉拔加工过程中准确地控制了管坯的变形，才能最终得到尺寸精确，表面质量良好的钛合金毛细管，因此三个加工过程不可缺一，相互承接与配合，才能实现优质钛合金毛细管的制备，并将其应用于工业化生产中。
上述的一种制备钛合金毛细管材的方法，其特征在于，步骤二中所述旋锻加工的道次加工率为10％～30％，所述中间退火处理a的温度为450℃～700℃，时间为40min～90min，真空度不大于10-2pa，在道次加工率为10％～30％的条件下旋锻加工能够保证管坯在旋锻加工过程中，不易变形，保证旋锻加工过程中管坯加工的质量，并且限定了中间退火处理a的温度和时间，在此区间能够准确消除钛合金管坯的内应力，减少加工硬度对旋锻加工阶段的不良影响。
上述的一种制备钛合金毛细管材的方法，其特征在于，所述中间退火处理a的温度为500℃～600℃，时间为60min～70min，进一步优化中间退火处理a的实验条件，在此温度和时间区间内，能更好地消除钛合金管坯的内应力，减少加工硬度对旋锻加工阶段的不良影响。
上述的一种制备钛合金毛细管材的方法，其特征在于，步骤四中所述轧制加工的道次加工率为15％～25％，所述中间退火处理b的温度为450℃～700℃，时间为40min～90min，真空度不大于10-2pa；在道次加工率为15％～25％的条件下轧制加工能够保证管坯在轧制加工过程中，不易变形，保证旋锻加工过程中管坯加工的质量，并且限定了中间退火处理b的温度和时间，在此区间能够准确消除钛合金管坯的内应力，减少轧制加工对管坯的尺寸、质量等影响。
上述的一种制备钛合金毛细管材的方法，其特征在于，所述中间退火处理b的温度为500℃～600℃，时间为60min～70min，进一步优化中间退火处理b的实验条件，在此温度和时间区间内，能更好地消除钛合金管坯的内应力，减少加工硬度对轧制加工阶段的不良影响。
上述的一种制备钛合金毛细管材的方法，其特征在于，步骤六中所述拉拔加工的道次加工率为10％～30％，所述中间退火处理c的温度为450℃～700℃，时间为40min～90min，真空度不大于10-2pa，在道次加工率为10％～30％的条件下轧制加工能够保证管坯在拉拔加工过程中，不易变形，保证拉拔加工过程中管坯加工的质量，并且限定了中间退火处理c的温度和时间，在此区间能够准确消除钛合金管坯的内应力，减少拉拔加工对管坯的尺寸、质量等影响。
上述的一种制备钛合金毛细管材的方法，其特征在于，所述中间退火处理c的温度为500℃～600℃，时间为60min～70min，进一步优化中间退火处理c的实验条件，在此温度和时间区间内，能更好地消除钛合金管坯的内应力，减少加工硬度对拉拔加工阶段的不良影响。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的方法通过镗孔、旋锻加工、轧制加工和拉拔加工相结合，将钛合金铸锭加工成外径为1.0mm～1.5mm，壁厚为0.1mm～0.15mm的钛合金毛细管材。尤其在旋锻加工、轧制加工或拉拔加工过程中，根据钛合金硬化程度、表面折皱等问题及时地进行中间退火处理，从而消除钛合金管坯内部的加工应力，能够使钛合金的内部结构更加趋于均匀，从而制备的钛合金毛细管的微观组织更加均匀，并保证钛合金管材孔径精确，表面质量良好。
2、本发明制备工艺具有效率高、成本低以及可实现规模化生产的特点，能够为工业化生产钛合金毛细管提供一条高效、稳定、相对简单的生产加工工艺方法。
3、本发明通过严格控制旋锻加工、轧制加工和拉拔加工中钛合金管坯的加工变形，保证加工过程中始终保持管坯的加工质量，从而最终得到尺寸精确，表面质量良好的钛合金毛细管。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将直径为35mm的ta1钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后对切去冒口和锭底的ta1钛合金铸锭镗制
步骤二、利用精密旋锻机对步骤一中经镗孔处理后的ta1钛合金铸锭进行多道次旋锻加工，每道次的旋锻加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当所述旋锻加工的累积变形率为70％时进行中间退火处理a，所述中间退火处理a的温度为600℃，时间为60min，真空度不大于10-2pa；
步骤三、对步骤二中经中间退火处理a后的钛合金管坯进行步骤二中的旋锻加工和中间退火处理a，直至得到外径为20mm，壁厚为2.2mm的钛合金管坯，然后对所述钛合金管坯进行表面及内壁处理至表面及内壁光亮无划痕折皱等；
步骤四、采用ld15轧机对步骤三中经处理后的ta1钛合金管坯进行多道次轧制加工，每道次的轧制加工的道次加工率均处于15％～25％之间，当轧制加工的累积变形率为65％时进行中间退火处理b，所述中间退火处理b的温度为600℃，时间为60min，真空度不大于10-2pa；
步骤五、对步骤四中经中间退火处理b后的ta1钛合金管坯进行步骤四中的轧制加工和中间退火处理b，直至得到外径为6mm，壁厚为0.25mm的ta1钛合金管坯，然后清洗ta1钛合金管坯轧制过程中表面沾染的油污；
步骤六、采用链式拉床对步骤五中清洗后的ta1钛合金管坯进行多道次拉拔加工，每道次的拉拔加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当拉拔加工的累积变形率为60％时进行中间退火处理，所述中间退火处理c的温度为600℃，时间为60min，真空度不大于10-2pa；
步骤七、对步骤六中经中间退火处理c后的ta1钛合金管坯进行步骤六中的拉拔加工和中间退火处理c，直至得到外径为1.2mm，壁厚为0.1mm的ta1钛合金毛细管材。
本实施例中，所述中间退火处理a、中间退火处理b和中间退火处理c均在管式真空炉中进行，本实施例制备的ta1钛合金毛细管的尺寸精确，毛细管表面质量良好，可将其应用于精密仪表及电器设备中，该方法制备ta1钛合金毛细管成品率高，生产效率高，因此减小了成本低，能够实现规模化生产，为企业带来巨大的经济效益。
实施例2
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将直径为34mm的ta6钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后对切去冒口和锭底的钛合金铸锭镗制
步骤二、利用精密旋锻机对步骤一中经镗孔处理后的ta6钛合金铸锭进行多道次旋锻加工，每道次的旋锻加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当所述旋锻加工的累积变形率为68％时进行中间退火处理a，所述中间退火处理a的温度为500℃，时间为70min，真空度不大于10-2pa；
步骤三、对步骤二中经中间退火处理a后的钛合金管坯进行步骤二中的旋锻加工和中间退火处理a，直至得到外径为20mm，壁厚为2mm的ta6钛合金管坯，然后对所述ta6钛合金管坯进行表面及内壁处理至表面及内壁光亮无划痕折皱等；
步骤四、采用ld15轧机对步骤三中经处理后的ta6钛合金管坯进行多道次轧制加工，每道次的轧制加工的道次加工率均处于15％～25％之间，当轧制加工的累积变形率为65％时进行中间退火处理b，所述中间退火处理b的温度为500℃，时间为70min，真空度不大于10-2pa；
步骤五、对步骤四中经中间退火处理b后的钛合金管坯进行步骤四中的轧制加工和中间退火处理，直至得到外径为6mm，壁厚为0.2mm的钛合金管坯，然后清洗ta6钛合金管坯轧制过程中表面沾染的油污；
步骤六、采用链式拉床对步骤五中清洗后的ta6钛合金管坯进行多道次拉拔加工，每道次的拉拔加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当拉拔加工的累积变形率为60％时进行中间退火处理，所述中间退火处理c的温度为500℃，时间为70min，真空度不大于10-2pa；
步骤七、对步骤六中经中间退火处理c后的钛合金管坯进行步骤六中的拉拔加工和中间退火处理c，直至得到外径为1.2mm，壁厚为0.12mm的ta6钛合金毛细管材。
本实施例中，所述中间退火处理a、中间退火处理b和中间退火处理c均在管式真空炉中进行，本实施例制备的ta6钛合金毛细管的尺寸精确，毛细管表面质量良好，可将其应用于精密仪表及电器设备中，该方法制备ta6钛合金毛细管成品率高，生产效率高，因此减小了成本低，能够实现规模化生产，为企业带来巨大的经济效益。
实施例3
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将直径为35mm的tc1钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后对切去冒口和锭底的tc1钛合金铸锭镗制
步骤二、利用精密旋锻机对步骤一中经镗孔处理后的tc1钛合金铸锭进行多道次旋锻加工，每道次的旋锻加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当所述旋锻加工的累积变形率为60％时进行中间退火处理a，所述中间退火处理a的温度为550℃，时间为65min，真空度不大于10-2pa；
步骤三、对步骤二中经中间退火处理a后的钛合金管坯进行步骤二中的旋锻加工和中间退火处理a，直至得到外径为20mm，壁厚为1.9mm的钛合金管坯，然后对所述钛合金管坯进行表面及内壁处理至表面及内壁光亮无划痕折皱等；
步骤四、采用ld15轧机对步骤三中经处理后的tc1钛合金管坯进行多道次轧制加工，每道次的轧制加工的道次加工率均处于15％～25％之间，当轧制加工的累积变形率为60％时进行中间退火处理b，所述中间退火处理b的温度为550℃，时间为60min，真空度不大于10-2pa；
步骤五、对步骤四中经中间退火处理b后的tc1钛合金管坯进行步骤四中的轧制加工和中间退火处理，直至得到外径为6mm，壁厚为0.2mm的tc1钛合金管坯，然后清洗tc1钛合金管坯轧制过程中表面沾染的油污；
步骤六、采用链式拉床对步骤五中清洗后的tc1钛合金管坯进行多道次拉拔加工，每道次的拉拔加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当拉拔加工的累积变形率为58％时进行中间退火处理，所述中间退火处理c的温度为550℃，时间为65min，真空度不大于10-2pa；
步骤七、对步骤六中经中间退火处理c后的tc1钛合金管坯进行步骤六中的拉拔加工和中间退火处理c，直至得到外径为1.2mm，壁厚为0.12mm的tc1钛合金毛细管材。
本实施例中，所述中间退火处理a、中间退火处理b和中间退火处理c均在管式真空炉中进行，本实施例制备的tc1钛合金毛细管的尺寸精确，毛细管表面质量良好，可将其应用于精密仪表及电器设备中，该方法制备tc1钛合金毛细管成品率高，生产效率高，因此减小了成本低，能够实现规模化生产，为企业带来巨大的经济效益。
实施例4
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将直径为35mm的tc4钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后对切去冒口和锭底的钛合金铸锭镗制
步骤二、利用精密旋锻机对步骤一中经镗孔处理后的tc4钛合金铸锭进行多道次旋锻加工，每道次的旋锻加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当所述旋锻加工的累积变形率为50％时进行中间退火处理a，所述中间退火处理a的温度为600℃，时间为60min，真空度不大于10-2pa；
步骤三对步骤二中经中间退火处理a后的钛合金管坯进行步骤二中的旋锻加工和中间退火处理a，直至得到外径为20mm，壁厚为2mm的钛合金管坯，然后对所述钛合金管坯进行表面及内壁处理至表面及内壁光亮无划痕折皱等；
步骤四、采用ld15轧机对步骤三中经处理后的tc4钛合金管坯进行多道次轧制加工，每道次的轧制加工的道次加工率均处于15％～25％之间，当轧制加工的累积变形率为60％时进行中间退火处理b，所述中间退火处理b的温度为620℃，时间为60min，真空度不大于10-2pa；
步骤五、对步骤四中经中间退火处理b后的tc4钛合金管坯进行步骤四中的轧制加工和中间退火处理，直至得到外径为6mm，壁厚为0.3mm的tc4钛合金管坯，然后清洗tc4钛合金管坯轧制过程中表面沾染的油污；
步骤六、采用链式拉床对步骤五中清洗后的tc4钛合金管坯进行多道次拉拔加工，每道次的拉拔加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当拉拔加工的累积变形率为60％时进行中间退火处理，所述中间退火处理c的温度为600℃，时间为65min，真空度不大于10-2pa；
步骤七对步骤六中经中间退火处理c后的tc4钛合金管坯进行步骤六中的拉拔加工和中间退火处理c，直至得到外径为1.5mm，壁厚为0.15mm的tc4钛合金毛细管材。
本实施例中，所述中间退火处理a、中间退火处理b和中间退火处理c均在管式真空炉中进行，本实施例制备的tc4钛合金毛细管的尺寸精确，毛细管表面质量良好，可将其应用于精密仪表及电器设备中，该方法制备tc4钛合金毛细管成品率高，生产效率高，因此减小了成本低，能够实现规模化生产，为企业带来巨大的经济效益。
实施例5
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将直径为35mm的tc4钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后对切去冒口和锭底的钛合金铸锭镗制
步骤二、利用精密旋锻机对步骤一中经镗孔处理后的tc4钛合金铸锭进行多道次旋锻加工，每道次的旋锻加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当所述旋锻加工的累积变形率为50％时进行中间退火处理a，所述中间退火处理a的温度为450℃，时间为90min，真空度不大于10-2pa；
步骤三、对步骤二中经中间退火处理a后的钛合金管坯进行步骤二中的旋锻加工和中间退火处理a，直至得到外径为19.8mm，壁厚为2mm的钛合金管坯，然后对所述钛合金管坯进行表面及内壁处理至表面及内壁光亮无划痕折皱等；
步骤四、采用ld15轧机对步骤三中经处理后的tc4钛合金管坯进行多道次轧制加工，每道次的轧制加工的道次加工率均处于15％～25％之间，当轧制加工的累积变形率为50％时进行中间退火处理b，所述中间退火处理b的温度为450℃，时间为90min，真空度不大于10-2pa；
步骤五、对步骤四中经中间退火处理b后的tc4钛合金管坯进行步骤四中的轧制加工和中间退火处理，直至得到外径为5.8mm，壁厚为0.25mm的tc4钛合金管坯，然后清洗tc4钛合金管坯轧制过程中表面沾染的油污；
步骤六、采用链式拉床对步骤五中清洗后的tc4钛合金管坯进行多道次拉拔加工，每道次的拉拔加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当拉拔加工的累积变形率为55％时进行中间退火处理，所述中间退火处理c的温度为450℃，时间为90min，真空度不大于10-2pa；
步骤七、对步骤六中经中间退火处理c后的tc4钛合金管坯进行步骤六中的拉拔加工和中间退火处理c，直至得到外径为1.5mm，壁厚为0.15mm的钛合金毛细管材。
本实施例中，所述中间退火处理a、中间退火处理b和中间退火处理c均在管式真空炉中进行，本实施例制备的tc4钛合金毛细管的尺寸精确，毛细管表面质量良好，可将其应用于精密仪表及电器设备中，该方法制备tc4钛合金毛细管成品率高，生产效率高，因此减小了成本低，能够实现规模化生产，为企业带来巨大的经济效益。
实施例6
本实施例的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将直径为36mm的tc4钛合金铸锭扒皮后切去冒口和锭底，然后对切去冒口和锭底的钛合金铸锭镗制
步骤二、利用精密旋锻机对步骤一中经镗孔处理后的tc4钛合金铸锭进行多道次旋锻加工，每道次的旋锻加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当所述旋锻加工的累积变形率为80％时进行中间退火处理a，所述中间退火处理a的温度为700℃，时间为40min，真空度不大于10-2pa；
步骤三、对步骤二中经中间退火处理a后的钛合金管坯进行步骤二中的旋锻加工和中间退火处理a，直至得到外径为20.2mm，壁厚为2mm的钛合金管坯，然后对所述钛合金管坯进行表面及内壁处理至表面及内壁光亮无划痕折皱等；
步骤四、采用ld15轧机对步骤三中经处理后的tc4钛合金管坯进行多道次轧制加工，每道次的轧制加工的道次加工率均处于15％～25％之间，当轧制加工的累积变形率为80％时进行中间退火处理b，所述中间退火处理b的温度为700℃，时间为40min，真空度不大于10-2pa；
步骤五、对步骤四中经中间退火处理b后的tc4钛合金管坯进行步骤四中的轧制加工和中间退火处理，直至得到外径为6.2mm，壁厚为0.25mm的tc4钛合金管坯，然后清洗tc4钛合金管坯轧制过程中表面沾染的油污；
步骤六、采用链式拉床对步骤五中清洗后的tc4钛合金管坯进行多道次拉拔加工，每道次的拉拔加工的道次加工率均处于10％～30％之间，当拉拔加工的累积变形率为58％时进行中间退火处理，所述中间退火处理c的温度为700℃，时间为40min，真空度不大于10-2pa；
步骤七、对步骤六中经中间退火处理c后的钛合金管坯进行步骤六中的拉拔加工和中间退火处理c，直至得到外径为1.2mm，壁厚为0.1mm的tc4钛合金毛细管材。
本实施例中，所述中间退火处理a、中间退火处理b和中间退火处理c均在管式真空炉中进行，本实施例制备的tc4钛合金毛细管的尺寸精确，毛细管表面质量良好，可将其应用于精密仪表及电器设备中，该方法制备tc4钛合金毛细管成品率高，生产效率高，因此减小了成本低，能够实现规模化生产，为企业带来巨大的经济效益。
进行以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。