[发明专利]一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法

说明书

本发明公开了一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法，选取钛合金光棒，沿其长度方向打孔，得到管坯；对管坯进行热穿轧加工，得到冷轧管坯；对冷轧管坯进行多道次冷轧，得到机加管坯，依次对机加管坯进行真空热处理和机加工，得到半成品管坯；对半成品管坯循环进行时效热处理和矫直，直至半成品管坯的直线度精度小于等于千分之一；对经过时效热处理和矫直后的半成品管坯进行机加工，得到成品钛合金管材；通过采用钻孔‑热穿轧‑冷轧‑热处理‑时效处理‑矫直‑机加的加工工艺，能够改善管材的组织性能；可以保证管坯因前期冷热加工的内应力释放，同时可得到管坯机加所需尺寸精度，并保证成品管材在后续使用过程中保持不变形。

技术领域

本发明属于钛合金薄壁管材制备技术领域，尤其涉及一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法。

背景技术

钛合金无缝管材具有密度低、耐蚀性好等特点，是航空、航天、石油、化工、船舶等领域关键部位的理想材料。但是，由于钛合金的室温变形抗力大、加工硬化显著、冷变易开裂，使得加工长度较长和壁厚薄而且高精度的超大口径钛合金管材具有相当难度。

目前，制造超大口径钛合金无缝管材的方法有挤压管坯轧制法和斜轧穿孔管坯轧制法两种。但是，挤压管坯轧制法后续的表面处理和修伤难度大，难以保证管材的尺寸精度和表面质量，且对于超大规格的管材，必须具有超大吨位的挤压机进行挤压，投资巨大；穿孔管坯轧制法适用于壁厚较大的管材制备，不适合生产薄壁管材，且多道次冷热轧制容易使管材产生较大内应力，在后续使用过程中管材易产生变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法，提高超大口径钛合金管材的制造精度，减少管材的内应力。

本发明采用以下技术方案：一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法，包括以下步骤：

选取Φ400～600mm钛合金光棒，沿其长度方向打孔，得到管坯；管坯的内孔直径为Φ60～80mm；

对管坯进行热穿轧加工，得到冷轧管坯；冷轧管坯的外径为Φ355～500mm，壁厚为30～35mm；

对冷轧管坯进行多道次冷轧，得到机加管坯，机加管坯外径为Φ250～450mm，壁厚为21～25mm；其中，每道次冷轧前对冷轧管坯进行热处理；

依次对机加管坯进行真空热处理和机加工，得到半成品管坯；半成品管坯的外径为Φ240～420mm，壁厚为12～14mm；

对半成品管坯循环进行时效热处理和矫直，直至半成品管坯的直线度精度小于等于千分之一；

对经过时效热处理和矫直后的半成品管坯进行机加工，得到Φ230～412mm、壁厚为7～12mm的成品钛合金管材。

进一步地，热穿轧加工加热制度为700～850℃/5～10h，总变形量为40～70％。

进一步地，每道次冷轧的变形量为10％～20％；

每道次热处理制度为600～700℃，保温90～120min。

进一步地，真空热处理的处理参数为：

真空度低于1.33×10-1Pa，在温度为600～800℃下保温90～120min。

进一步地，时效热处理为500～600℃下保温240～360min；

进一步地，时效热处理时，对半成品管坯附有退火工装进行固定。

进一步地，将时效热处理后的半成品管坯空冷至室温后，再进行矫直。

进一步地，钛合金为Ti35钛合金或TA2钛合金。