[发明专利]一种高强度钛合金棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金金属加工技术领域，涉及一种高强度钛合金棒材的制备方法。

背景技术

钛及钛合金由于其优异的耐腐蚀性能和高强度、强的人体亲和力等特性，广泛应用于航空航天、汽车、石油钻采、医疗等领域。

随着钛材应用领域的不断拓展，对高强度钛材的需求和要求不断提高。通常用于提高纯钛材料强度的方法包括形变强化和细晶强化。采用冷变形加工，利用加工硬化，提高钛材强度，但由于钛室温塑性较差，制备得到钛合金棒材的质量和性能较差，对钛进行高温形变，利用回复再结晶现象，细化材料晶粒度，可提高钛材综合性能，然而，这一方法生产的钛合金棒材无法满足一些特殊重要场合对高强度的苛刻要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度钛合金棒材的制备方法，解决了现有方法制备得到的钛合金棒材强度及性能较差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高强度钛合金棒材的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，坯料准备

选用符合GB/T 13810-2007标准要求的钛合金锭作为坯料；

步骤2，开坯锻造

将钛合金锭加热保温后用锤打设备使其变形率达到50～65％，然后切成成品棒材需要重量的小钛合金坯块；

步骤3，高温热轧

将步骤2得到的小钛合金坯块在800℃～900℃进行高温热轧，得到粗轧件；

步骤4，中温预变形

将步骤3高温热轧后的粗轧件在650℃～730℃进行中温预变形，得到钛合金棒材坯料；

步骤5，温拉变形

将步骤4中温预变形后的钛合金棒材坯料在480℃～550℃进行温拉变形，使其变形率达到50％，制成钛合金棒材；

步骤6，退火处理

将步骤5制得的钛合金棒材在在电阻炉中加热至600℃～680℃，保温60～80min；

步骤7，热矫直

将步骤6热处理后的钛合金棒材用6辊或10辊粗矫直机进行热矫直并空冷，然后后用无心车床车削到成品棒材尺寸，再在箱式电阻炉中加热至380℃～420℃后放入10辊精矫直机内进行矫直，达到0.5/1000mm的直线度，经过探伤后用无心车或无心磨加工成成品棒材尺寸；

步骤8，精整处理

将经过步骤7处理的钛合金棒材在箱式电阻炉中加热至320℃～400℃后取出，然后放入10辊精矫直机内进行矫直，达到0.5/1000mm的直线度要求，最后进行两次抛光处理，即得达到成品要求的钛合金棒材。

本发明的特点还在于，

步骤1中选用的钛合金锭，按照质量百分比由以下组分组成：Al 5.5～6.75％，V 3.5～4.8％，Fe≤0.3％，C≤0.08％，N≤0.05％，H≤0.0125％，O≤0.2％，Y≤0.005％，余量为Ti，上述组分质量百分比之和为100％。

步骤2中加热保温在电阻炉中进行，加热温度为970℃～1100℃，保温时间为1～2h。

步骤2中的捶打设备为液压锤或电气锤。

骤7中，热矫直时钛合金棒材温度需降至430℃～480℃。

本发明的有益效果是，本发明一种高强度钛合金棒材的制备方法，通过控制高温变形工艺参数，产生形变诱导/增强相变效应，使得钛材晶粒尺寸明显细化；在此基础上，利用中温预变形和温拉变形，通过控制其工艺参数，进一步使小尺寸晶粒沿钛材轴向有序稳定排列，显著提升钛合金棒材的强度，经过矫直、退火处理，提高了钛合金棒材的质量和性能，在中间锻造及轧制成品过程中所采用的温度均低于钛合金的相变点970℃，从而保证了钛合金棒材的性能及金相组织。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种高强度钛合金棒材的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，坯料准备

选用符合GB/T 13810-2007标准要求的钛合金锭作为坯料，选用的钛合金锭，按照质量百分比由以下组分组成：Al 5.5～6.75％，V 3.5～4.8％，Fe≤0.3％，C≤0.08％，N≤0.05％，H≤0.0125％，O≤0.2％，Y≤0.005％，余量为Ti，上述组分质量百分比之和为100％；

步骤2，开坯锻造

将钛合金锭放入电阻炉中，加热到970℃～1100℃，保温为1～2h后用液压锤或电气锤使其变形率达到50～65％，然后切成成品棒材需要重量的小钛合金坯块；