[发明专利]一种高强度钛合金封头及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度钛合金封头及其制备方法，所述制备方法包括步骤1制备钛合金板坯；步骤2、制备钛合金封头料板；步骤3、采用上钢板和下钢板将钛合金封头料板包覆并抽真空；步骤4、制得钛合金封头半成品；步骤5、得到目标尺寸的高强度钛合金封头成品。本发明所得成品的组织均匀性好、性能优良，在满足耐压壳体高强耐蚀的同时保证设备在极端工况条件下的安全性和可靠性，克服了钛合金封头强度不足以及在成型过程中出现的表面质量的问题。

技术领域

本发明涉及钛合金加工技术领域，具体涉及一种高强度钛合金封头及其制备方法。

背景技术

钛及钛合金材料因其具有高强度、高耐蚀、质轻等优点，被广泛应用于海洋工程领域。近年来，由浅海逐步向深海发展，深海资源勘探及开发取得系列重要成果，而深海的特殊环境对深海装备耐压材料提出了特殊的要求。深海装备耐压材料在具有耐腐蚀性能的同时，还需具有较高的屈服强度，从而使深海装备能够承受住由其在深海中的工作深度产生的静压强以及多次上浮和下潜产生的周期性载荷对其耐压壳体的冲击。耐压壳体材料的选用直接关系到深海装备的先进性和可靠性。目前，国内外耐压壳体均不同程度的使用了钛合金，使其在深海环境中具备高强度和耐腐蚀等性能，同时也达到了减重和长寿命等要求。

封头是耐压壳体的重要组成构件。在现有技术中，钛合金封头主要分为两种制备工艺，一种是采用热冲压工艺制备封头，如专利文献CN109570380A公开了一种高强度钛合金封头压制工艺，通过制作工艺板、试板，并与钛封头板坯料共同冲压制备钛合金封头；一种是采用旋压成型工艺制备封头，如专利文献CN100542736公开了一种大尺寸薄壁高精度TC4钛合金封头的制造方法，通过采用强旋、多道次普旋、再强旋得旋压工艺制备封头，该工艺适应于大尺寸薄壁封头制备。

以上两种方案制备的钛合金封头均未指出钛合金封头成品的强度，无法保证钛合金封头在极端工况条件下的安全性和可靠性。此外，高强钛合金因具有强度高、塑性差和高温易氧化等特性，现有的钛合金封头制备工艺在封头加热过程中易在其表面形成脆性氧化层，使得其在冲压过程中出现开裂及裂纹持续扩展的问题；在封头成型的过程中还容易因变形量大和温度急剧降低，使得变形抗力增大导致封头出现开裂和褶皱等表面质量问题。

综上所述，急需一种高强度钛合金封头及其制备方法以解决现有技术中存在的钛合金封头强度不足以及在成型过程中出现的表面质量问题。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种高强度钛合金封头的制备方法，具体技术方案如下：

一种高强度钛合金封头的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将钛合金铸锭开坯锻造后进行多火次镦拔获得钛合金板坯；

步骤2、将钛合金板坯经多火次热轧获得钛合金封头料板；

步骤3、在钛合金封头料板的上、下表面上分别铺设上钢板和下钢板，将上钢板和下钢板边部焊接并预留用于真空设备对焊接后的密闭空间抽真空的通道，抽真空结束后对通道封闭；

步骤4、将焊接且封闭好的钛合金封头料板放置在冲压模具中经加热后进行多火次热冲压，获得钛合金封头半成品；

步骤5、取下上钢板和下钢板，并将钛合金封头半成品进行切边处理和表面机械加工得到目标尺寸的高强度钛合金封头成品。

优选的，所述步骤1中，钛合金铸锭开坯锻造的温度不低于相变点T_β+150℃，多火次镦拔的加热温度包括第一加热温度和第二加热温度，所述第一加热温度为T_β+30℃～T_β+50℃，镦粗变形量为45％～50％，所述第二加热温度为T_β-50℃～T_β-20℃，镦粗变形量为40％～45％。

优选的，所述步骤1中，在多火次镦拔过程中采用第一加热温度和第二加热温度交替加热。