[发明专利]低成本钛合金薄壁管材的制备方法

说明书

本发明提供一种低成本钛合金薄壁管材的制备方法，具体包括以下步骤：通过压制成四角形状的电极块熔炼成钛合金锭子，之后锻造得到钛合金粗坯件，再利用子弹式顶头进行斜轧穿孔得到钛合金管坯，再通过曲线锤头进行径向锻造，冷轧后采用防振夹具及曲线形刀刃进行机加，得到所需钛合金薄壁管材。通过本发明的制备方法得到的钛合金薄壁管具有双态组织或等轴组织，力学性能优异，其壁厚可低至0.3mm，且生产成本低。

技术领域

本发明涉及钛合金材料加工技术领域，具体而言涉及一种低成本钛合金薄壁管材的制备方法。

背景技术

目前，钛合金薄壁管材的加工方法主要有热挤压法、深孔加工法、斜轧穿孔法和板卷圆后焊接法，但这几种方法生产出来的钛合金薄壁管材存在以下问题：1）热挤压法，由于钛合金变形抗力高，所以只适合小直径管材的生产，而且由于加工时变形量大，导致加工薄壁管材时候，容易出现波纹和裂纹，所以只适合用于厚壁管材的加工，且材料利用率低；2）深孔加工法，加工周期长，材料利用率极低，加工成本高，产品同轴度不好，只适合用于单件或者小批量生产1 毫米厚度以上钛合金管；3）斜轧穿孔法，由于加工时温度高，所以得到的产品大多数为网蓝组织（如图1所示）或者魏氏组织（如图2所示），产品组织差；4）板卷圆后焊接法，生产出的薄壁管，表面质量好，生产效率高，不过焊缝是整个管子性能比较薄弱的地方，所以生产出来的薄壁管力学性极差。

而对于生产壁厚1mm以下的钛合金管，因目前的工艺得到的铸态组织差，多为网蓝组织或者魏氏组织，导致其力学性能差，在加工时容易裂开，难以生产壁厚1mm以下的钛合金管；且对于越薄的工件，加工时越容易振动，而当工件振动的幅度过大，其越难进行精细加工，对于越薄的工件就越难以成型，而目前的工艺，加工的防振性能差，难以满足加工壁厚1mm以下的钛合金管的要求。

因此，需要开发一种可以生产壁厚1mm以下的钛合金管的生产工艺方法。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种低成本钛合金薄壁管材的制备方法，该制备方法制备出来的钛合金薄壁管具有双态组织或等轴组织，力学性能优异，其壁厚可低至0.3mm，且生产成本低。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种低成本钛合金薄壁管材的制备方法，具体包括以下步骤：

S1：熔炼

将原料混合后压成多个具有四角形状的电极块，并将所述电极块焊接后置于真空自耗炉中进行多次熔炼，得到钛合金锭子；

S2：锻造

在上步骤S1所得的钛合金锭子表面喷涂涂料，之后采用快锻机对其进行开坯锻造、改锻及成品锻造得到钛合金粗坯件；其中，开坯锻造为1-4个火次，每火次的钛合金变形量控制在75-80%，开坯温度为钛合金材料相变点以上100-150℃；改锻为1-6个火次，每火次的钛合金变形量控制在50-60%，改锻温度为钛合金材料相变点以下10-50℃；成品锻造1个火次，钛合金的变形量控制在40-50%，成品锻造温度为钛合金材料相变点以下10-50℃；每火次锻造完后，均需要利用打磨去除锻造工件的表面缺陷；

所述涂料由以下质量百分比的组分组成：SiO₂：40-50%，Al₂O₃：1-5%，B₂O₃：10-25%，

Na₂O：20-25%，CaO：5-10%；

S3：斜轧穿孔

对步骤S2锻造得到的钛合金粗坯件加热，并将其加热至所选钛合金材料相变点以上50-100℃，再选用子弹头式顶头的斜轧穿孔机对钛合金粗坯件进行穿孔，得到钛合金管粗坯件，对钛合金管粗坯件的内外表面进行修磨抛光，并对钛合金管的第一端外壁进行30°-45°的倒角处理，得到管壁厚度为10-20mm的钛合金管坯；