一种Ti662钛合金管材的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种Ti662钛合金管材的制备工艺。其特点是，包括如下步骤：(1)铸锭制备：首先制备出Φ600mm的Ti662钛合金铸锭或TC10钛合金铸锭，然后经升温金相法测定出相变点Tβ；(2)棒坯锻造；(3)超声探伤：对得到的锻造棒坯按标准GB/T5193-2007进行超声波探伤，要求探伤等级至少达到B级要求；(4)挤压坯料制备：对得到的锻造棒坯进行机加工；(5)包套：将得到的坯料使用HNO3溶液或酒精清洗，采用双层包套，内包套采用1mm的A3钢板，外包套采用1mm的铜带。该工艺制备的成品Ti662/TC10管材具有显微组织均匀，晶粒细小，具有很好的室温及高温力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种Ti662钛合金管材的制备工艺
本专利技术涉及一种Ti662钛合金管材的制备工艺。
技术介绍
Ti662(Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Cu-0.5Fe)钛合金是由美国纽约大学在Ti-6Al-4V钛合金的基础上专利技术的一种高强钛合金，其在固溶时效热处理后强度可达到1200MPa。该合金主要应用于温度在300-400℃，比强度较高的场合。产品主要有板材、棒材及小锻件，用于航空结构件、离心机、火箭发动机等部件。由于Ti662钛合金具有高的比强度，优良的抗腐蚀性能，在海水介质或复杂地质环境条件下工作，抗腐蚀能力高于不锈钢，特别是对点蚀、酸蚀和应力腐蚀的抵抗力特别强，因此，近年来被应用于石油化工设备及其勘探的设备上。在美国使用较多，在国内相近牌号为TC10。该种牌号的管材在国内使用很少，目前还没有发现该合金管材的相关资料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Ti662钛合金管材的制备工艺，得到的管材显微组织均匀，晶粒细小，具有良好的室温及高温力学性能。一种Ti662钛合金管材的制备工艺，其特别之处在于，包括如下步骤：(1)铸锭制备：首先制备出Φ600mm的Ti662钛合金铸锭或TC10钛合金铸锭，然后经升温金相法测定出相变点Tβ；(2)棒坯锻造：将得到的Φ600mm铸锭总共经过四火次锻造制备挤压棒坯，其中第一火次锻造是在相变点以上100—200℃进行开坯锻造，锻造至方400mm；第二火次进行镦拔锻造，锻造起始温度为相变点以下40℃到相变点以上40℃，从方400mm镦粗到方500mm，从方500mm拔长到方400mm，再次进行镦粗到方500mm；第三火次在相变点以下40℃拔长锻造，拔长至方320mm；第四火次锻造在相变点以下30—60℃进行，拔长摔圆至Φ215mm、255mm或295mm，上述所有火次终锻温度均为800℃；(3)超声探伤：对得到的锻造棒坯按标准GB/T5193-2007进行超声波探伤，要求探伤等级至少达到B级要求；(4)挤压坯料制备：对得到的锻造棒坯进行机加工，将其外径车至Φ210mm、250mm或290mm，并且外表面粗糙度小于6.3μm，然后采用深孔钻镗床加工内孔，内孔加工尺寸Φ控制在(D+8)mm，其中D表示管坯的内径尺寸，并且内孔应与外径同心，内表面粗糙度小于3.2μm；(5)包套：将得到的坯料使用质量分数为30-40％的HNO3溶液或酒精清洗，清除掉表面油污及杂质，采用双层包套，内包套采用1mm的A3钢板，外包套采用1mm的铜带；(6)热挤压：将得到的管坯在电阻炉中进行加热，温到装炉，保温计时，控制加热温度为840～980℃，保温2～3小时；设定挤压速度为80-150mm/s，控制挤压比4-18，挤压管坯规格为外径Φ85-165mm，壁厚为15-45mm，长度1200-9200mm进行挤压；(7)矫直：将得到的挤压管坯在冷床上持续的转动，直至其表面温度降低至680-760℃，用矫直机进行矫直；(8)表面处理：将得到的挤压管进行酸洗，从而除去表面钢套、铜套材料和表面氧化皮，最后水洗去除表面残留酸液；(9)成品热处理：将得到的挤压管坯采用先固溶处理然后时效处理，控制固溶温度为850～920℃，保温1～2小时，出炉水冷，时效温度为520-620℃，保温4-8小时，出炉空冷；(10)机加工：将得到的挤压管内表面采用镗孔处理，具体采用刚性镗杆，单边镗孔量为0.2～1.2mm，从而将内孔镗至所需尺寸，并且使内表面粗糙度小于3.2um；保证内孔圆与车床卡盘旋转轴线共线，车外径圆，车至所需尺寸并且使外表面粗糙度小于3.2um；最终得到成品，其尺寸为外径Φ80-160mm，壁厚为10-40mm，长度1000-9000mm。步骤(1)中Ti662合金按照MIL-T-9047G标准中的化学成分进行配料；TC10钛合金按国标GB\T3620-2007中的化学成分进行配料。步骤(1)中选用粒度为0.83-25.4mm海绵钛与其它化学成分进行配料和电极块压制，然后对电极块进行组合即将电极块拼装成电极形状焊接制备电极，再进行两到三次真空自耗电弧熔炼从而制备出Φ600mm的Ti662或TC10钛合金铸锭，并且经升温金相法测定出其相变点Tβ。步骤(5)中包套具体是指首先在管坯上面包覆一层A3钢包套并且在其前端头加A3钢垫，后端卷边处理，A3钢包套与A3钢垫进行焊接；然后将铜带包覆在钢板之上并且在其前端头加盖铜垫，后端卷边处理，使钢板与铜带之间紧密切合保证中间空隙小于1mm。步骤(6)中热挤压具体是将得到的管坯在电阻炉中进行加热，温到装炉，保温计时，控制加热温度为840～980℃，保温2～3小时；将挤压筒预热至350-450℃，挤压模及挤压垫预热到400-450℃，设定挤压速度为80-150mm/s，挤压筒采用50#气缸油：片状石墨：二硫化钼＝6:4:1质量比配比的润滑剂润滑，挤压针、挤压模采用沥青：气缸油：石墨：二硫化钼＝4:2:7:1质量比配比制备的润滑剂润滑，控制挤压比4-18，挤压管坯规格为外径Φ85-165mm，壁厚为15-45mm，长度1200-9200mm进行挤压。步骤(8)中表面处理具体是将得到的挤压管进行酸洗，采用配置的混合酸液，其按体积配比具体为硝酸：氢氟酸：双氧水：水＝25-40:1.5-2.5:2-5:80-120，从而除去表面钢套、铜套材料和表面氧化皮，最后水洗去除表面残留酸液。本专利技术提供了一种高性能的Ti662(国内相近牌号为TC10)钛合金管材及其制备工艺，包含铸锭熔炼、棒材锻造、管坯热挤压，成品热处理及机加工等工序过程。该工艺制备的成品Ti662/TC10管材具有显微组织均匀，晶粒细小，具有很好的室温及高温力学性能，并且该管材具有比强度高、优异的耐腐蚀性、冲击性能好等特点。目前该管材应用于石油勘探行业，可以制备相关保护装置。由于该钛合金管材与其他金属管材相比，具有比强度度高，耐腐蚀、冲击强度高等综合性能。因此，用该管材制备的仪器保护装置不易被损坏，安全性能好，可有效保护精密贵重的石油探测设备免受复杂地质环境的损坏。附图说明附图1为本专利技术工艺中锻造过程示意图；附图2为本专利技术工艺中包套后的管坯结构示意图，图中1为钢板，2为钢垫，3为铜带，4为铜垫，5为挤压锭坯，A处为焊接处，B处为卷边处；附图3为本专利技术实施例1中制备产品的C200X金相照片。具体实施方式本专利技术的工艺技术方案为：1、铸锭制备：Ti662合金参照MIL-T-9047G标准中的化学成分(5.0≤Al≤6.0％，5.0≤V≤6.0％，1.5≤Sn≤2.5％，0.35≤Fe≤1.00％，0.35≤Cu≤1.00％，C≤0.05％，N≤0.04％，H≤0.015％，O≤0.20％，余量为Ti，其他元素总和<0.30％)进行配料；TC10钛合金按国标GB\T3620-2007化学成分(5.5≤Al≤6.5％，1.5≤V≤2.5％，1.5≤Sn≤2.5％，0.35≤Fe≤1.00％，0.35≤Cu≤1.00％，C≤0.08％，N≤0.04％，H≤0.015％，O≤0.20％，余量为Ti，其他元素单一<0.10％，总和<0.40％)进行配料；选用粒度为0.83-25.4mm海绵钛及添加合金(铝钒合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ti662钛合金管材的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)铸锭制备：首先制备出Φ600mm的Ti662钛合金铸锭或TC10钛合金铸锭，然后经升温金相法测定出相变点Tβ；(2)棒坯锻造：将得到的Φ600mm铸锭总共经过四火次锻造制备挤压棒坯，其中第一火次锻造是在相变点以上100—200℃进行开坯锻造，锻造至方400mm；第二火次进行镦拔锻造，锻造起始温度为相变点以下40℃到相变点以上40℃，从方400mm镦粗到方500mm，从方500mm拔长到方400mm，再次进行镦粗到方500mm；第三火次在相变点以下40℃拔长锻造，拔长至方320mm；第四火次锻造在相变点以下30—60℃进行，拔长摔圆至Φ215mm、255mm或295mm，上述所有火次终锻温度均为800℃；(3)超声探伤：对得到的锻造棒坯按标准GB/T5193‑2007进行超声波探伤，要求探伤等级至少达到B级要求；(4)挤压坯料制备：对得到的锻造棒坯进行机加工，将其外径车至Φ210mm、250mm或290mm，并且外表面粗糙度小于6.3μm，然后采用深孔钻镗床加工内孔，内孔加工尺寸Φ控制在(D+8)mm，其中D表示管坯的内径尺寸，并且内孔应与外径同心，内表面粗糙度小于3.2μm；(5)包套：将得到的坯料使用质量分数为30‑40％的HNO3溶液或酒精清洗，清除掉表面油污及杂质，采用双层包套，内包套采用1mm的A3钢板，外包套采用1mm的铜带；(6)热挤压：将得到的管坯在电阻炉中进行加热，温到装炉，保温计时，控制加热温度为840～980℃，保温2～3小时；设定挤压速度为80‑150mm/s，控制挤压比4‑18，挤压管坯规格为外径Φ85‑165mm，壁厚为15‑45mm，长度1200‑9200mm进行挤压；(7)矫直：将得到的挤压管坯在冷床上持续的转动，直至其表面温度降低至680‑760℃，用矫直机进行矫直；(8)表面处理：将得到的挤压管进行酸洗，从而除去表面钢套、铜套材料和表面氧化皮，最后水洗去除表面残留酸液；(9)成品热处理：将得到的挤压管坯采用先固溶处理然后时效处理，控制固溶温度为850～920℃，保温1～2小时，出炉水冷，时效温度为520‑620℃，保温4‑8小时，出炉空冷；(10)机加工：将得到的挤压管内表面采用镗孔处理，具体采用刚性镗杆，单边镗孔量为0.2～1.2mm，从而将内孔镗至所需尺寸，并且使内表面粗糙度小于3.2um；保证内孔圆与车床卡盘旋转轴线共线，车外径圆，车至所需尺寸并且使外表面粗糙度小于3.2um；最终得到成品，其尺寸为外径Φ80‑160mm，壁厚为10‑40mm，长度1000‑9000mm。...

【技术特征摘要】
1.一种Ti662钛合金管材的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)铸锭制备：首先制备出Φ600mm的Ti662钛合金铸锭或TC10钛合金铸锭，然后经升温金相法测定出相变点Tβ；(2)棒坯锻造：将得到的Φ600mm铸锭总共经过四火次锻造制备挤压棒坯，其中第一火次锻造是在相变点以上100—200℃进行开坯锻造，锻造至方400mm；第二火次进行镦拔锻造，锻造起始温度为相变点以下40℃到相变点以上40℃，从方400mm镦粗到方500mm，从方500mm拔长到方400mm，再次进行镦粗到方500mm；第三火次在相变点以下40℃拔长锻造，拔长至方320mm；第四火次锻造在相变点以下30—60℃进行，拔长摔圆至Φ215mm、255mm或295mm，上述所有火次终锻温度均为800℃；(3)超声探伤：对得到的锻造棒坯按标准GB/T5193-2007进行超声波探伤，要求探伤等级至少达到B级要求；(4)挤压坯料制备：对得到的锻造棒坯进行机加工，将其外径车至Φ210mm、250mm或290mm，并且外表面粗糙度小于6.3μm，然后采用深孔钻镗床加工内孔，内孔加工尺寸Φ控制在(D+8)mm，其中D表示管坯的内径尺寸，并且内孔应与外径同心，内表面粗糙度小于3.2μm；(5)包套：将得到的坯料使用质量分数为30-40％的HNO3溶液或酒精清洗，清除掉表面油污及杂质，采用双层包套，内包套采用1mm的A3钢板，外包套采用1mm的铜带；(6)热挤压：将得到的管坯在电阻炉中进行加热，温到装炉，保温计时，控制加热温度为840～980℃，保温2～3小时；设定挤压速度为80-150mm/s，控制挤压比4-18，挤压管坯规格为外径Φ85-165mm，壁厚为15-45mm，长度1200-9200mm进行挤压；(7)矫直：将得到的挤压管坯在冷床上持续的转动，直至其表面温度降低至680-760℃，用矫直机进行矫直；(8)表面处理：将得到的挤压管进行酸洗，从而除去表面钢套、铜套材料和表面氧化皮，最后水洗去除表面残留酸液；(9)成品热处理：将得到的挤压管坯采用先固溶处理然后时效处理，控制固溶温度为850～920℃，保温1～2小时，出炉水冷，时效温度为520-620℃，保温4-8小时，出炉空冷；(10)机加工：将得到的挤压管内表面采用镗孔处理，具体采用刚性镗杆，单边镗孔量为0.2～1.2mm，从而将内...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈睿博，刘守田，朱宝辉，刘彦昌，赵洪章，胡晓晨，
申请(专利权)人：宁夏东方钽业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64