[发明专利]一种TC21高强高韧钛合金丝材的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TC21高强高韧钛合金丝材的加工方法。 

背景技术

TC21钛合金是一种两相高强、高韧、高损伤容限型α+β钛合金，是目前我国高强高韧钛合金综合力学性能匹配较好的钛合金之一，可用于航空飞机的机翼接头结构件、机身与起落架连接框、吊挂发动机接头等部位，以及对强度及耐久性要求高的重要或关键承力部件的制作。目前TC21钛合金的应用形式主要是棒材、锻件和厚板。因其硬度较高，朔性较低，且具有在高温状态下仍然可以自身材质的特性，使其成为航空用材料首选之一；同时也决定了其焊丝生产的困难性。钛合金丝是指以盘圆形式供货的钛制品，作为钛材系列的一种重要品种，无论从产量、规格和应用如今都已有了长足发展。然而，TC21焊丝却一度依赖进口。为了发展国内TC21钛合金丝材产业，开发出一种TC21钛合金丝材的加工方法刻不容缓。 

目前，关于钛合金丝材加工的方法不适用于TC21钛合金丝的加工。如CN101716715B公开的一种钛及钛合金丝的加工方法，是先取规格为Φ10mm～Φ11mm的钛及钛合金坯料，通过无心车床进行扒皮，除去0.8mm～1mm的表层金属，得到光亮的、除去表面氧化皮的 钛及钛合金丝，采用角磨机修模1～2次，消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝，再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1～2小时加热到750～800℃，再保温2～3小时后自然冷却到室温，然后取出钛及钛合金丝，接着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为Φ5mm～Φ6mm的钛及钛合金丝，然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1～2小时加热到750～800℃，再保温2～3小时后自然冷却到室温，再将得到的Φ5mm～Φ6mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机，轧制成规格为Φ1mm～Φ3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金细丝。该方案的加工温度和时间控制不符合α+β钛合金温度点的变化需要。 

又如CN102451862A公开的一种TC17钛合金丝的制备工艺，选用TC17钛合金轧制成规格Φ12mm盘元；Φ12mm盘元进行三次修磨；修磨后和总加工率达到30%的时候进行热处理，在电炉或真空炉中进行去应力退火；丝材直径≥Φ10mm时，拉伸温度为780℃±20℃；线材直径＜Φ10mm时，拉伸温度为730℃±20℃；经过热处理的丝材反复退火～拉伸～修磨～退火至≥Φ5.5mm，进行真空热处理；成品前经过真空热处理后，根据成品直径大小，采用0～5o的内外锥角圆刃模去掉材料表面的润滑剂、氧化皮杂质层，拉成≤Φ5.0mm光亮丝，再进行成品检验；成品检测合格后作为成品出厂。由于TC17钛合金和TC21钛合金的理化性质有所不同，该方案适用于TC17钛合金丝的制备，不适用于TC21钛合金丝的加工。 

再如CN102477502A公开的一种医用高强度钛合金丝及其制备方法，是按主元素Al6.0％～6.3％，V4.2％～4.5％；间隙元素O含 0.13％～0.15％，Fe0.08％～0.12％的成分控制的合金经熔炼、开坯锻造、多火次镦拔锻造、大变形轧制、控温热拉拔、去应力退火、电热矫直及磨削工序制备出高强度钛合金丝材。该方案适用于Ti～6Al～4V钛合金丝的制备，应用于医用克氏针固定系统，不适用于TC21钛合金丝的加工。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种TC21高强高韧钛合金丝材的加工方法，解决了现有技术中国内TC21钛合金丝材生产困难的问题。 

（1）第一次退火拉伸工序：对TC21钛合金直条或盘条进行第一次表面处理，修磨去除原料的表面缺陷，然后放入退火炉中进行退火，退火温度为780℃～850℃，并保温80～200min；出炉后经过两次拉伸，拉伸速度为25～50m/min，加工率为3～15%，拉伸温度为750～800℃； 

（2）第二次退火拉伸工序：对上述第（1）步骤物料再进行退火，退火温度为750℃～850℃，并保温60～160min，出炉后再经两次拉伸，拉伸速度为25～50m/min，加工率为3～15%，拉伸温度为700～800℃，确保材料的圆度后，进行表面机械处理，去掉表面的缺陷、夹杂及表面的渗透层； 

（3）第三次退火拉伸工序：对上述第（2）步骤物料进行退火，退火温度为650～800℃，保温50～150min；再经两次拉伸，拉伸速度为5～15m/min，加工率为3～8%，拉伸温度为600～750℃；