一种高强TC4管材的制备方法与流程

本发明属于钛合金加工领域，特别涉及一种高强tc4管材的制备方法。

背景技术：

1、tc4钛合金是一种典型的α+β型两相钛合金，其具有强度高、耐蚀性好、耐高温性能优良等特点，tc4钛合金管材被广泛应用于航空航天、生物医学等领域。

2、因钛合金管材强度较高、变形抗力大、加工硬化强烈、易于开裂、不能冷轧等原因，tc4钛合金管材生产难，一般采用钻孔的方式进行生产，钻孔加工的成品率较低，材料浪费大。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种高强tc4管材的制备方法，包括：

2、将tc4铸锭锻造成棒坯；

3、一次挤压：将所述棒坯和等径转角挤压模具加热后保温，在所述棒坯表面均匀涂抹高温润滑剂，放入所述等径转角挤压模具挤压，使棒坯完全通过所述等径转角挤压模具的通道转角，通过所述等径转角挤压模具的通道转角，完成一次挤压工艺，得到挤压料，所述等径转角挤压模具的内角角度为130～135°，外角角度为30～45°；

4、对所述挤压料依次进行深冷处理、二次挤压、二次深冷，得到tc4钛合金棒坯；

5、对所述tc4钛合金棒坯进行应力退火，矫直，机加工成形后形成高强tc4管材；

6、其进一步的优选技术方案为：将tc4铸锭锻造成棒坯，为3火次或以上镦拔锻造开坯并径锻成所需尺寸的棒坯。

7、其进一步的优选技术方案为：一次挤压中，棒坯和等径转角挤压模具加热至850～950℃，保温2～3h。

8、其进一步的优选技术方案为：一次挤压中，挤压速率为3～6mm/s。

9、其进一步的优选技术方案为：深冷处理中，深冷工艺为将一次挤压完成后的挤压料放入液氮中进行深冷，液氮温度为-196℃，放置时间为7～12h。

10、其进一步的优选技术方案为：二次挤压前，还需去除氧化皮和表面缺陷；二次挤压时，需将棒坯和等径转角挤压模具升温至900～950℃，保温0.5～1h，将棒坯旋转180°后重新放入模具通道内进行挤压，等棒坯完全通过模具转角处后，完成二次挤压工艺。

11、其进一步的优选技术方案为：二次深冷中，是将二次挤压后所得的挤压料放置于液氮中进行深冷处理，液氮温度-196℃，放置时间5～7h。

12、其进一步的优选技术方案为：棒坯直径为25mm～35mm，长度为10cm～20cm。

13、其进一步的优选技术方案为：高温润滑剂为玻璃润滑剂。

14、其进一步的优选技术方案为：应力退火中，退火温度为600～800℃，保温时长1～3h，真空度≤10-5pa。

15、本发明的有益效果：本发明采用重复等径转角挤压和深冷工艺相结合的方法，由等径转角挤压棒坯产生大的剪切加工应变，在tc4钛合金棒坯组织中产生大量不稳定的晶粒，再通过深冷工艺，使棒坯内部不稳晶粒发生破碎，从而最大程度实现管材棒坯的晶粒细化，最终提升管材产品的综合力学性能；同时深冷处理能促进组织中的亚稳β相转变为稳定的α+β相，使得管材的性能均匀稳定。

16、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。

17、附图说明

18、为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

19、图1展示出了根据本发明实施例的等径转角挤压模具示意图。

技术特征：

1.一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述将tc4铸锭锻造成棒坯，为3火次或以上镦拔锻造开坯并径锻成所需尺寸的棒坯。

3.根据权利要求1所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述一次挤压中，棒坯和等径转角挤压模具加热至850～950℃，保温2～3h。

4.根据权利要求1所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述一次挤压中，挤压速率为3～6mm/s。

5.根据权利要求1所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述深冷处理中，深冷工艺为将一次挤压完成后的挤压料放入液氮中进行深冷，液氮温度为-196℃，放置时间为7～12h。

6.根据权利要求1所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述二次挤压前，去除氧化皮和表面缺陷；所述二次挤压时，将所述棒坯和等径转角挤压模具升温至900～950℃，保温0.5～1h，将棒坯旋转180°后重新放入模具通道内进行挤压，等棒坯完全通过模具转角处后，完成二次挤压工艺。

7.根据权利要求1所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述二次深冷中，将二次挤压后所得的挤压料放置于液氮中进行深冷处理，液氮温度-196℃，放置时间5～7h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述棒坯直径为25mm～35mm，长度为10cm～20cm。

9.根据权利要求8所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述高温润滑剂为玻璃润滑剂。

10.根据权利要求9所述的一种高强tc4管材的制备方法，其特征在于，所述应力退火中，退火温度为600～800℃，保温时长1～3h，真空度≤10-5pa。

技术总结
本发明属于钛合金加工领域，特别涉及一种高强TC4管材的制备方法，包括：锻造棒坯；在棒坯表面涂抹高温润滑剂，放入等径转角挤压模具挤压，使棒坯通过等径转角挤压模具的通道转角，完成一次挤压工艺，等径转角挤压模具的内角角度为130～135°，外角角度为30～45°；深冷处理；二次挤压；二次深冷；应力退火，矫直，机加成形后形成高强TC4管材。本发明通过让TC4钛合金棒坯反复经过等径转角挤压结合相应的深冷工艺，由等径转角挤压棒坯产生大的剪切加工应变，在TC4钛合金棒坯组织中产生大量不稳定的晶粒，再通过深冷工艺，使棒坯内部不稳晶粒发生破碎，从而最大程度实现管材棒坯的晶粒细化，提升管材产品的综合力学性能。

技术研发人员：李晓煜,肖强,唐敏,刘昕
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15