专利名称：Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管及其加工方法
技术领域：
本发明涉及一种新型亚稳定β钛合金管加工方法，具体涉及通式为Ti5Mo5V6Cr3Al的钛合金厚壁管加工方法。
背景技术：
目前，钛合金管主要采用TA0、TA1、TA2、TA9及TAlO等低强度钛合金材料，基于其本身强度的局限性，一般多为小口径薄壁筒形或球形状，能承受的工作压力一般较低。对于要求工作压力比较大的设备领域，这些合金将无法满足使用要求。采用不锈钢制备的厚壁管对于航空、航天及石油化工等领域又存在产品重量较大会造成相关燃料等成本增加以及耐腐蚀性能差等缺陷。因此开发高强高韧钛合金厚壁管的制备技术能有效弥补这些缺点。对于高强钛合金管，目前主要还是采用锻造棒坯及后续机加工的方式成型。这种方式技术含量较低且容易造成材料浪费，成品率低下，不适于规模生产。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明提供一种生产高强度、高延伸率、焊接性能好的Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管的方法。为实现上述目的，本发明包括如下技术方案:一种Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管加工方法，该方法包括如下步骤:一、按以下比例配料:Mo:4.5wt % 5.7wt % ；V:4.5wt % 5.7wt % ；Cr:5.5 6.5wt % ；A1:2.5 3.5wt % ；Fe < 0.30wt % ；C: < 0.05wt % N: < 0.04wt % ；H:< 0.015wt% ；0:< 0.15wt% ;余量为钛；二、将配料压制成电极，在真空自耗电炉中经2 3次熔炼成铸锭300-500 ；三、1050 1150°C经锻造、轧制获得所需尺寸的棒材；四、棒材经机加工获得待轧管坯；五、待轧管坯在800 1000°C经斜轧穿孔获得9 Ilmm壁厚的厚壁管；六、经450 650°C保温I 8小时真空时效处理；七、性能检测及压力试验，合格后，成品。如上所述的方法，其中，步骤三中棒材的尺寸优选为Φ95-115mm。如上所述的方法，其中，步骤四中待轧管坯的尺寸为Φ90-105πιπι。如上所述的方法，优选地，该方法包括如下步骤:一、按以下比例配料:Mo:4.8wt % ；V:4.9wt % ；Cr:6.0wt % ；A1:3.1wt % ；Fe:0.llwt% ；C:0.008wt% ；N:0.010wt% ；H:0.0015wt% ；0:0.1Owt% ;余量为钛；二、将配料压制成电极，在真空自耗电炉经三次熔炼得到Φ380πιπι铸锭；三、于1050°C锻造开坯，于980°C锻成Φ95mm棒材；四、棒材经机加工获得待轧管坯Φ 95 X 1500mm ；
五、于950°C经斜轧穿孔获得Φ95 X IOmm壁厚的厚壁管；
六、在620°C时效2小时；七、性能检测及压力试验，合格后，成品。另一方面，本发明还包括一种Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管，其是采用如上所述的方法制备的。本发明的有益效果在于:根据本发明方法制备的Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管，与传统采用锻造棒坯及后续机加工方式制备的厚壁管相比，材料强度、延伸率等性能相当，但节约用料达60 % ；与市场上已有的钛合金管性能相比，本发明制备的钛合金管在强度上具有非常明显的优势，均增加2倍以上。焊接性能方面，经比较发现，Ti5Mo5V6Cr3Al合金的焊接系数达到0.9以上，证明本发明制备的Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管焊接性能良好，适宜焊接结构件使用。
具体实施例方式实施例1按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt % )为:Mo:4.8 ；V:4.9 ；Cr:6.0 ；Al:3.1 ；Fe:0.11 ；C:0.008 ；N:0.010 ；H:0.0015 ；0:0.10 ;余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经三次熔炼得到Φ380πιπι铸锭。于1050°C锻造开坯，于980°C锻成Φ95πιπι棒材，棒材经机加工获得待轧管坯O95X1500mm，于950°C经斜轧穿孔获得Φ95Χ10πιπι壁厚的厚壁管，在620°C时效2小时，得到样品I。比较例I按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt % )为:Mo:4.8 ；V:4.9 ；Cr:6.0 ；Al:3.1 ；Fe:0.11 ；C:0.008 ；N:0.010 ；H:0.0015 ；0:0.10 ;余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经三次熔炼得到Φ380πιπι铸锭。于1050°C锻造开坯，于980°C锻成Φ95πιπι棒材，经机加工成Φ95X IOmm壁厚的厚壁管，获得`比较样品I。改变合金元素含量，重复上述相同的步骤，分别获得ΤΑ0、ΤΑ1、ΤΑ2、ΤΑ9及TAlO等5个牌号的相同尺寸的厚壁管，制备比较样品2 6。实施例2钛合金的力学性能实验将样品I和比较样品I 6加工成Φ5πιπι的常规拉伸试样。试验在AG50KNE试验机上完成。钛合金的力学性能如表I所示。结果表明，通过本发明的工艺制备的厚壁管，即样品1，与采用锻造棒坯及后续机加工制备的厚壁管，即比较样品I对比发现，本发明具有相当的抗拉强度Ob，断后伸长率δ5和断面收缩率Ψ，但原材料成本节约优势非常明显。与比较样品2 6比较发现，本发明制备的Ti5Mo5V6Cr3Al高强钛合金厚壁管具有非常明显的强度优势。表I
权利要求
1.一种Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:一、按以下比例配料:Mo:4.5wt % 5.7wt % ；V:4.5wt % 5.7wt % ；Cr:5.5 6.5wt % ；A1:2.5 3.5wt % ；Fe < 0.30wt % ；C: <0.05wt % N: <0.04wt % ；H:< 0.015wt% ；0:< 0.15wt% ;余量为钛； 二、将配料压制成电极，在真空自耗电炉中经2 3次熔炼成铸锭300-500； 三、1050 1150°C经锻造、轧制获得所需尺寸的棒材； 四、棒材经机加工获得待轧管坯； 五、待轧管坯在800 1000°C经斜轧穿孔获得9 Ilmm壁厚的厚壁管； 六、经450 650°C保温I 8小时真空时效处理； 七、性能检测及压力试验，合格后，成品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中棒材的尺寸为Φ95-115πιπι。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤四中待轧管坯的尺寸为Φ90_105πιπι。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包括如下步骤:一、按以下比例配料:Mo:4.8wt% ；V:4.9wt% ；Cr:6.0wt% ；A1:3.1wt% ；Fe:0.llwt% ；C:0.008wt% ；N:0.010wt% ；H:0 .0015wt% ；0:0.1Owt% ;余量为钛； 二、将配料压制成电极，在真空自耗电炉经三次熔炼得到Φ380πιπι铸锭； 三、于1050°C锻造开坯，于980°C锻成Φ95πιπι棒材； 四、棒材经机加工获得待轧管坯Φ95Χ1500mm ； 五、于950°C经斜轧穿孔获得Φ95X IOmm壁厚的厚壁管； 六、在620°C时效2小时； 七、性能检测及压力试验，合格后，成品。
5.一种Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管，其特征在于，其是采用如权利要求1_4中任一项所述的方法制备的。
全文摘要
一种Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管加工方法，该方法包括锻造棒坯，后续800～1000℃斜轧穿孔，随后450～650℃时效1～8小时，以及应用该方法制备的Ti5Mo5V6Cr3Al钛合金厚壁管。由于其具有较高的抗拉强度、韧性和良好的焊接性能，可应用于航空、航天、石油、化工等领域。
文档编号C22C1/02GK103173652SQ201110429579
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者崔雪飞, 陶海明, 罗峥, 陈海珊 申请人:北京有色金属研究总院