[发明专利]一种Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金无缝管的短流程制备方法

说明书

本发明提供一种Ti‑Al‑Nb‑Zr‑Mo合金无缝管的短流程制备方法，其特征在于包括下列各步骤：1）备料，2）混料、压块，3）将料放于电子束枪EB炉内，4）真空熔炼得Ti‑Al‑Nb‑Zr‑Mo合金圆锭，5）在锭的两端打定心孔、送二辊斜轧机斜轧穿孔，6）送三辊连轧机连轧，7）加热定径得无缝管材，8）退火处理得Ti‑Al‑Nb‑Zr‑Mo合金无缝管。所获管材成分和组织均匀、高低密度夹杂少、高纯净，且工艺流程短，力学性能优于现有技术水平，综合成材率提高到85%左右，生产成本降低20～30%，具有明显的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及一种Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金无缝管的短流程制备方法，属于有色金属轧制技术领域。

背景技术

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金（即TA31钛合金）不仅密度小、比强度高、塑性和耐蚀性好，而且还具有较高的断裂韧性、应力腐蚀断裂韧性、冲击韧性及可焊性等，特别是其突出的耐海水、耐海洋大气腐蚀性能，适用于油井管、通海管路系统、热交换器等部件的优异轻型结构材料。加工成无缝管材后，在海洋石油钻井平台、海洋工程装备、舰船、潜艇、深潜器及离岸设施等领域具有广阔的应用前景。

现有技术制备TA31钛合金无缝管的工艺流程如下：先将海绵钛与合金原料进行混料后，压制、焊接成电极，经2～3次真空自耗电弧炉（VAR）熔炼成圆锭，然后将圆锭进行锻造加工后，再进行钻孔挤压或斜轧穿孔，最后再通过轧制、拉拔、旋压等工艺，制备出不同规格和用途的TA31钛合金无缝管。显然现有技术存在工艺流程长、综合成材率低、难以获得超长管材等不足，致使TA31钛合金无缝管的成本居高不下，应用受到极大限制。因此，有必要对现有技术加以改进。

发明内容

为克服现有TA31钛合金无缝管制备方法存在的上述不足，本发明提供一种Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金无缝管的短流程制备方法，其特征在于包括下列各步骤：

（1）按下列质量比备料：

铝铌合金          5.7～6.3wt.%

铝豆              4.05～4.77wt.%

海绵锆            1.5～2.5wt.%

铝钼合金          1.5～1.7wt.%

海绵钛            余量

上述各组分总和为100 wt.%；

（2）将步骤（1）的备料进行混料后，取适量混合料作为散装料，其余混合料均压制成块后，于100～120℃烘干5～6h，随炉冷却，得压块料；

（3）将步骤（2）的散装料铺放在装有七杆电子枪的EB炉的冷床内，再将步骤（2）的适量压块料放入该EB炉进料区；

（4）在真空度为1.8×10^-3～3.5×10^-3torr时，开启1～5号电子枪对冷床内的散装料进行熔炼，控制1～5号电子枪的电压均为29.5～30.5KV，电流均为3.3～4.3A，熔炼100～120min后，关闭电子枪，冷却20～40min后，将进料区的压块料推入熔炼区，同时开启1～7号电子枪继续熔炼，控制1～7号电子枪的电压均为29.5～30.5KV，1～2号电子枪电流为2.3～3.0A，3～4号电子枪电流为5.3～6A，5号电子枪电流为3.6～4.6A，6～7号电子枪电流为1.6～2.6A，同时保持12～18mm/min的拉锭速度，如此持续推料、熔化和拉锭，直至熔炼完成，之后冷却至80～100℃，将铸锭从结晶器中取出，冷却至室温，经表面扒皮打磨处理后，得Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金圆锭；