[发明专利]一种β钛合金丝材氢含量的控制方法

说明书

本发明属于钛合金制备加工领域，具体提供了一种β钛合金丝材氢含量的控制方法。本发明从原料选用、熔炼、锻造、轧制、热拉拔、热处理等工序进行控制，原料要求采用0级以上小颗粒海绵钛；海绵钛压制电极后进行烘烤，采用高真空度ALD真空自耗电弧炉三次熔炼；锻造、轧制过程加热采用电炉加热，控制微氧化气氛；轧制完后的坯料表面进行扒皮处理；热拉拔采用无氨石墨乳作为热拉拔用润滑油，从源头降低H含量的摄入，并进一步合理搭配加热温度、变形量、变形速度，减少热拉过程増氢；最后，通过对表面污染层的磨削去除，保证成品丝材氢含量合格。

技术领域

本发明属于钛合金制备加工领域，具体涉及一种β钛合金丝材氢含量的控制方法。

背景技术

β钛合金是一种高强度钛合金，具有优异的综合性能，合金长时间工作温度可达400℃，可用于制作有温度要求的飞机结构件、发动机部件、紧固件等，在航空航天中得到广泛的应用。氢含量在钛合金中属于有害元素，当氢含量超出一定范围后，会导致材料性能的急剧下降，出现氢脆等失效形式，直接影响产品质量。不同钛合金组织结构，氢的溶解度就不同，β钛合金是一种强度很高的材料，对于氢脆一般越敏感，含氢的β固溶体在共析点上会发生共析转变，形成α和γ面心立方氢化物，同时氢化物的富集比其它材料效果要明显，容易发生析氢。因此，严格控制β钛合金中的氢含量，是保证β钛合金产品质量的关键环节。

β钛合金丝材氢含量控制标准为8ppm，目前行业内对于直径小于3mm的β钛合金丝材氢含量普遍控制在6-15ppm之间，难以满足标准要求。究其原因，主要是因为小规格丝材加工流程长，工艺路线复杂，加工过程需要进行反复加热，由于坯料氢含量偏高、加热环境控制不当、所用润滑剂含氢量较高、热处理控制不合理、除氢手段效果不佳等原因造成成品氢含量偏高。本发明针对以上问题，研制出一种β钛合金丝材氢含量的控制方法，旨在解决β钛合金丝材氢含量超标的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种β钛合金丝材氢含量的控制方法，能够有效地将β钛合金丝材氢含量控制为≤8ppm。

本发明的第一个方面是提供一种β钛合金丝材氢含量的控制方法，包括以下步骤：

(1)海绵钛原料选用；

(2)铸锭熔炼；

(3)锻造、轧制成坯料；

(4)坯料扒皮去除材料表面富氧层；

(5)热拉拔；

(6)热处理，水冷；

(7)裁断、磨削成成品丝材。

β钛合金生产过程中热加工变形，在变形过程中会添加石墨基润滑剂，此润滑剂中含有氨，名义成分是NH₃，这是β钛合金析氢的主要氢来源。对此，本发明步骤(3)中，热拉拔用润滑剂优选采用无氨石墨乳。

所述无氨石墨乳由固形物与水组成。

优选地，所述无氨石墨乳中固形物与水的比例为1:3-1:5。例如1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.5、1:3.8、1:4、1:4.2、1:4.4、1:4.6、1:4.8、1:5等。

优选地，所述固形物按照重量份数计组分为：

石墨30-50份，例如30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份、50份等；

水玻璃10-20份，例如10份、12份、14份、15份、16份、18份、20份等；

牛油5-10份，例如5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份等；