[发明专利]Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al的钛合金挤压管材及其加工方法，属于新型亚稳定β钛合金领域。 

背景技术

目前，钛合金管主要采用TA1、TA2、TA9、TA10、Ti-3Al-2V等低强度钛合金材料，基于其本身强度的局限性，一般多用于化工或其他工作压力较低的设备。而工作压力比较大的设备领域，如航空航天或部分石油化工等设备，多采用高强钢管。高强钢的质量大、耐蚀性能不佳，减弱了飞机或舰船的承载能力，因此，有必要开发高强高韧钛合金挤压管材的制备工艺。Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材加工工艺就是在这种背景下开发的。 

发明内容

本发明的目的是提供一种通式为Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al的钛合金挤压管材及其生产工艺，其具有工艺流程简单、操作容易、性能稳定及可批产等特点。 

一种通式为Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al的钛合金挤压管材，其主要合金元素的重量百分比含量（wt%）为：Mo4.5%～5.7%，V4.5%～5.7%，Cr5.5%～6.5%，Al2.5%～3.5%，余量为钛。 

所述的钛合金挤压管材中还含有Fe、C、N、H和O元素，其重量百分比为：Fe<0.30%、C<0.05%、N<0.04%、H<0.015%和O<0.15%。 

一种通式为Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al的钛合金挤压管材的加工方法，包括如下步骤： 

（1）按以下重量百分比配料（wt%）：Mo4.5%～5.7%，V4.5%～5.7%，Cr5.5～6.5%，Al2.5～3.5%，余量为钛； 

（2）将配料压制成电极，在真空自耗电炉中经3次熔炼成铸锭； 

（3）铸锭在1000～1200℃锻造，得到棒材； 

（4）棒坯下料，采用油压机冲孔，对得到的管坯采用紫铜包套； 

（5）管坯在900～1150℃挤压，得到4～15mm壁厚的管材； 

（6）在450～650℃保温1～8小时，进行时效处理； 

（7）性能检测及压力试验，合格后，得到成品。 

步骤（1）中，配料中还可包含：Fe<0.30%，C<0.05%，N<0.04%，H<0.015%， O<0.15%。 

步骤（2）中，将配料在2000吨油压机上压制成电极，在真空自耗电炉中经3次熔炼成铸锭；铸锭的直径为Φ550～400mm。 

步骤（3）中，铸锭在1000～1200℃加热1～3小时，锻造棒材的直径为Φ400～300mm。 

步骤（4）中，棒坯下料后在2000吨油压机冲孔，对管坯Φ400～300mm(外径)×Φ50～110mm(内径)×Lmm的内外表面均采用紫铜包套。 

步骤（5）中，管坯在900～1150℃加热0.5～2小时，在5000吨挤压机上获得Φ80～120mm(外径)×4～15mm(壁厚)×L mm管材。 

根据本发明制备的Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材，与市场上已有的钛合金管性能相比，本发明制备的钛合金管在强度上具有非常明显的优势，焊接系数达到0.9以上。 

本发明的高强钛合金挤压管材在大吨位的挤压机上制备，由于其具有较高的抗拉强度、韧性和良好的焊接性能，可广泛应用于航空、航天、石油、化工等领域。 

具体实施方式

以下结合实施例具体说明本发明，但本发明并不限于该实施例。 

实施例1 

按以下比例配合金料，主要合金元素含量（wt%）为：Mo4.8，V4.9，Cr6.0，Al3.1，Fe0.11，C0.008，N0.010，H0.0015，O0.10，余量为钛。将配料在2000吨油压机上压制成电极，在真空自耗电炉经三次熔炼得到铸锭，真空自耗电炉的温度大约2000℃左右，铸锭的直径为Φ510mm。铸锭在1150℃加热2小时，锻造成Φ350mm棒材，棒坯下料后，在2000吨油压机冲孔，获得管坯Φ350×Φ85×500mm，然后对管坯内外表面采用紫铜包套，在1100℃加热后，在5000吨挤压机上获得Φ99×Φ85×L mm管材，在600℃时效2小时，得到样品1。 

重复上述相同的步骤，分别获得TA1、TA2、TA9、TA10及Ti-3Al-2V（成分如表1所示）等5个牌号的相同尺寸的挤压管材，制备比较样品1～5。