[发明专利]一种大口径高性能钛合金管材的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种大口径高性能钛合金管材的制备方法及其产品，该制备方法包括以下步骤：对钛合金材料进行熔炼，得到钛合金铸锭；对钛合金铸锭进行多火次镦拔，得到粗锻棒坯；对粗锻棒坯进行多道次精锻造，得到钛合金锻棒；对钛合金锻棒进行表面机加、锯切，预制定心孔，在表面涂覆抗氧化涂层，在电阻炉内加热，随后穿孔斜轧，制备得到粗品管坯；粗品管坯套上芯棒，对粗品管坯进行再锻造，再脱除芯棒，得到成品管坯；进行包括外表面机加、内表面镗孔、锯切在内的工序，得到所需管材。本发明制备的钛合金无缝管材，外径200～360mm、内径180～320mm、长度为1000～3000mm、壁厚10～30mm，组织均匀，机械性能良好。

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种大口径高性能钛合金管材的制备方法及其产品。

背景技术

钛合金具有比强度高，塑性变形能力强，抗蚀性好等特点，在航空航天机械结构、化学及海洋装备等行业中广泛应用。随着装备业的发展，对不同规格的大口径管材需求逐年增加，而国内大多数钛合金无缝管材多为挤压或热轧加工制备而成的管径200mm以内的管材。钛合金的强度高，塑性差，加工难度很大，因此对于直径200mm以上的钛合金无缝管材，当前只能通过镗孔的方式加工而成，而这种加工方式造成物料的极大浪费。因此，开发直径大于200mm且材料利用率高的钛合金无缝管材的制备方法成为当前行业的难点。

大口径钛合金管材的生产目前主要有三种制备方法：一种是用板材通过卷板机或者油压机压制成型，然后焊接成圆管，经过矫圆、矫直，制备成焊缝管，但是焊缝管对卷板厚度有要求，厚板在卷板过程中容易开裂，而且由于焊管存在焊缝，组织和性能差异较大，容易开裂，具有一定的安全隐患；第二种是采用锻棒进行钻镗孔的传统加工方式，将内孔材料全部机加成屑，但是这种方法的材料利用率极低，成本太大；第三种是针对直径200mm以下的钛合金无缝管，采用穿孔热轧，由于热轧管轧制过程中温升，会导致组织不均匀，存在流线组织或粗大魏氏体组织，而且力学性能差异较大。

中国发明专利，公开号CN 110883502 A，公开了一种钛合金管材及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：提供钛合金棒坯和带锥度的芯棒，芯棒内部设有冷却通道，芯棒表面涂有润滑剂，芯棒的锥度为0.1°～10°；采用镗床对钛合金棒坯进行掏孔处理，得到粗品管坯；将粗品管坯套设在芯棒上，向冷却通道通冷却液，采用精锻机组对粗品管坯进行锻造，脱除芯棒，得到成品管坯，粗品管坯与芯棒接触部分的长度与芯棒总长的比值为(6～8)：15；将成品管坯进行退火处理处理，得到钛合金管材。但是上述方法制成的钛合金管材的外径为80mm～160mm，内径为60mm～120mm，壁厚为10mm～45mm，长度为1000mm～6000mm，室温抗拉强度≥950MPa，仅适用于制备直径200mm以下的管材，对于直径200mm以上的钛合金管材并不适合，这主要是因为上述方法需要采用镗床对钛合金棒坯进行掏孔处理，材料利用率极低，造成大量资源浪费，成本太大。

值得一提的是，由于钛合金加工性能较差，目前钛合金无缝管材斜轧穿孔工艺仅用于制备直径为200mm及以下的钛合金无缝管材，当斜轧穿孔直径大于200mm时，采用上述工艺则会由于变形量过大导致穿孔后的钛合金管材内部极易出现锥纵裂纹，且存在流线组织和粗大魏氏体组织，无法直接以荒管形态用于后续工序，必须经过内径镗孔、外径扒皮修磨后才能用于后道工序，这对于批量生产来说速度太慢，效率太低，严重阻碍其广泛应用。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种大口径高性能钛合金管材的制备方法及其产品，适用于制备直径大于200mm的大口径钛合金无缝管材，解决现有技术中大口径钛合金管材采用机加方式制备造成的物料浪费和采用热轧方式造成的规格偏小、组织和性能不足的问题。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种大口径高性能钛合金管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用真空自耗电弧炉对钛合金材料进行若干次熔炼，得到钛合金铸锭；