[发明专利]一种自行车用新型钛合金Ti421管材及其加工方法

权利要求书

1.一种自行车用新型钛合金Ti421管材，其特征在于，该合金管材合金成分按重量百分数计为：Al：3.5%-4.5%，V：1.5%-2.5%，Fe：1.0%-1.5%，O：0.15%-0.25%，C≤0.08%，N≤0.03%，H≤0.015%，余量为Ti，其它单一杂质元素≤0.10%， 其他杂质总量≤0.30%，采用二级海绵钛，Al-V、钛铁或铁钉等中间合金、二氧化钛，按上述重量百分比配料、混料、压制成电极，在真空自耗电弧炉中进行二次熔炼，铸锭规格为φ300-φ900×Lmm；铸锭经980～1050℃加热，保温1.5小时，加热1000℃锻至Φ220mm的挤压管坯用棒材；棒坯经钻孔后，在3500吨挤压成φ55-84×8-11×Lmm的管坯，管坯经除油、退火、酸洗等工序得到冷轧管材坯料，管材在冷轧轧管机上，冷轧成φ16-46×0.9-1.8×Lmm成品管材。

2.一种自行车用新型钛合金Ti421管材的加工方法，其特征在于，该方法的加工工序如下：

铸锭制备→锻造制备棒坯→热挤压制备管坯→管材冷轧→管坯表面处理→除油处理→中间和成品热处理→成品管材。

3.根据权利要求2所述的钛合金Ti421管材及其加工方法，其特征在于，所述的铸锭制备为：采用海绵钛、中间合金、二氧化钛按照质量配比进行配料和压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，然后进行两次真空自耗电弧熔炼制备成Φ300～900×Lmm铸锭。

4.根据权利要求2所述的钛合金Ti421管材的加工方法，其特征在于，所述的锻造制备棒坯为：采用快锻机对铸锭进行开坯和棒坯锻造，开坯加热前对铸锭表面进行涂层处理，锻造开坯温度为950～1050℃，保温1～2小时，锻造比2～10，终锻温度≥800℃，棒坯锻造温度为850～1000℃，保温1～2小时，锻造比2～6，终锻温度≥750℃，棒坯规格为直径150～300×L mm，棒坯锻造火次为1～7火次。

5.根据权利要求2所述的钛合金Ti421管材的加工方法，其特征在于，所述的热挤压制备管坯为：采用挤压方法或斜轧穿孔方法进行管坯制备，挤压前首先要对棒坯扒皮钻孔并进行表面涂层和包覆铜皮处理，补充挤压温度为850～930℃，保温1～3小时；斜轧法中管坯斜轧穿孔中频加热温度为900～950℃，保温10～30分钟。

6.根据权利要求2所述的钛合金Ti421管材的加工方法，其特征在于，所述的管材冷轧为：管材轧制前采用真空热处理和表面处理后直接进行轧制，采用两辊冷轧开坯一至三道次直接轧制成品，管坯或半成品管内表面使用氯化石蜡、外表面使用机油和石蜡混合液进行润滑，轧制速度为10～60次/分钟，轧制送进量为2～8mm，每一道次变形量为20～50%，总加工率为30～70%。

7.根据权利要求2所述的钛合金Ti421管材的加工方法，其特征在于，所述的管坯表面处理为：对热加工管坯需进行酸洗和水洗或者碱洗、酸洗和水洗除去表面涂层或表面氧化皮，在HF：H₂SO₄：HNO₃：H₂O=1.5～2.5：20：34～39：100体积比的混合液中，浸泡1～3小时，再进行表面扒皮（机械扒皮或手工刮料），内表面采用镗孔处理，镗孔量0.2～1.5mm，成品外表面采用机械抛光的方式，磨抛量0.1～0.3mm。

8.根据权利要求2所述的钛合金Ti421管材的加工方法，其特征在于，所述的除油处理为：对冷轧后进行真空热处理的管材需要进行除油处理，先进行超声波清洗除油或除油剂进行清洗，然后在HF：HNO3：H2O=5～12：45～60：100体积比的酸洗混合液中，浸泡3～10min，水洗和烘干处理。

9.根据权利要求1所述的钛合金Ti421管材的加工方法，其特征在于，所述的中间和成品热处理为：采用真空退火热处理，退火温度为750～850℃，保温1～3小时，真空度不低于1×10^-1Pa，经过中间退火的产品可以继续进行轧制，经过成品退火的产品即可成为产成品，或经过酸洗、水洗后成为产成品。