一种高强TC4管材的制备方法技术

本发明专利技术属于钛合金加工领域，特别涉及一种高强TC4管材的制备方法，包括：锻造棒坯；在棒坯表面涂抹高温润滑剂，放入等径转角挤压模具挤压，使棒坯通过等径转角挤压模具的通道转角，完成一次挤压工艺，等径转角挤压模具的内角角度为130～135

【技术实现步骤摘要】
一种高强TC4管材的制备方法


[0001]本专利技术属于钛合金加工领域，特别涉及一种高强TC4管材的制备方法。

技术介绍

[0002]TC4钛合金是一种典型的α+β型两相钛合金，其具有强度高、耐蚀性好、耐高温性能优良等特点，TC4钛合金管材被广泛应用于航空航天、生物医学等领域。
[0003]因钛合金管材强度较高、变形抗力大、加工硬化强烈、易于开裂、不能冷轧等原因，TC4钛合金管材生产难，一般采用钻孔的方式进行生产，钻孔加工的成品率较低，材料浪费大。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出一种高强TC4管材的制备方法，包括：将TC4铸锭锻造成棒坯；一次挤压：将所述棒坯和等径转角挤压模具加热后保温，在所述棒坯表面均匀涂抹高温润滑剂，放入所述等径转角挤压模具挤压，使棒坯完全通过所述等径转角挤压模具的通道转角，通过所述等径转角挤压模具的通道转角，完成一次挤压工艺，得到挤压料，所述等径转角挤压模具的内角角度为130～135
°
，外角角度为30～45
°
；对所述挤压料依次进行深冷处理、二次挤压、二次深冷，得到TC4钛合金棒坯；对所述TC4钛合金棒坯进行应力退火，矫直，机加工成形后形成高强TC4管材；其进一步的优选技术方案为：将TC4铸锭锻造成棒坯，为3火次或以上镦拔锻造开坯并径锻成所需尺寸的棒坯。
[0005]其进一步的优选技术方案为：一次挤压中，棒坯和等径转角挤压模具加热至850～950℃，保温2～3h。
[0006]其进一步的优选技术方案为：一次挤压中，挤压速率为3～6mm/s。
[0007]其进一步的优选技术方案为：深冷处理中，深冷工艺为将一次挤压完成后的挤压料放入液氮中进行深冷，液氮温度为
‑
196℃，放置时间为7～12h。
[0008]其进一步的优选技术方案为：二次挤压前，还需去除氧化皮和表面缺陷；二次挤压时，需将棒坯和等径转角挤压模具升温至900～950℃，保温0.5～1h，将棒坯旋转180
°
后重新放入模具通道内进行挤压，等棒坯完全通过模具转角处后，完成二次挤压工艺。
[0009]其进一步的优选技术方案为：二次深冷中，是将二次挤压后所得的挤压料放置于液氮中进行深冷处理，液氮温度
‑
196℃，放置时间5～7h。
[0010]其进一步的优选技术方案为：棒坯直径为25mm～35mm，长度为10cm～20cm。
[0011]其进一步的优选技术方案为：高温润滑剂为玻璃润滑剂。
[0012]其进一步的优选技术方案为：应力退火中，退火温度为600～800℃，保温时长1～3h，真空度≤10
‑5Pa。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术采用重复等径转角挤压和深冷工艺相结合的方法，由
等径转角挤压棒坯产生大的剪切加工应变，在TC4钛合金棒坯组织中产生大量不稳定的晶粒，再通过深冷工艺，使棒坯内部不稳晶粒发生破碎，从而最大程度实现管材棒坯的晶粒细化，最终提升管材产品的综合力学性能；同时深冷处理能促进组织中的亚稳β相转变为稳定的α+β相，使得管材的性能均匀稳定。
[0014]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1展示出了根据本专利技术实施例的等径转角挤压模具示意图。
[0017]附图说明：1、挤压头；2、等径转角挤压模具；3、挤压料。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例1（1）TC4铸锭经过5火次镦拔锻造开坯并径锻成25mm，长度10cm的棒坯。
[0020]（2）将棒坯和模具加热至850℃，保温3h，在棒坯表面均匀涂抹玻璃润滑剂，放入模具通道内进行挤压，模具外角为45
°
，内角135
°
，由挤压头1作用，使得挤压料3完全通过等径转角挤压模具2的通道转角处，完成第一道次挤压工艺，挤压速率为3mm/s，挤压过程如图1所示。
[0021]（3）将步骤（2）中的挤压料放置于液氮中进行深冷处理，液氮温度
‑
196℃，放置时间12h，该步骤使试样发生收缩来细化晶粒。
[0022]（4）将步骤（3）中得到的挤压料进行机加工，去除氧化皮和表面缺陷，试样和模具再次升温至900℃，保温1h，将试样旋转180
°
后重新放入模具通道内进行挤压，等试样完全通过模具转角处后，完成第二道次挤压工艺。
[0023]（5）对步骤中（4）中得到的挤压料再次放置于液氮中进行深冷处理，液氮温度
‑
196℃，放置时间7h。
[0024]（6）将步骤（5）中的得到的TC4钛合金棒坯放入真空炉，在真空炉中进行去应力退火，退火温度800℃，保温1h，炉内真空度10
‑6Pa，退火完成后，依次进行矫直、钻（通）孔、内镗外车、探伤后，得到高强TC4管材，入库。
[0025]在深冷过程中，深冷环境使得材料整体产生收缩的趋势，在收缩过程中不稳定的晶粒被破碎成细小晶粒，产生晶粒细化现象。因此材料中不稳定的晶粒越多，产生的细化现
象越明显。另一方面，深冷处理可促使钛合金双相组织中亚稳态β相进一步转变为稳定的α和β相，并弥散分布在基体上，提高组织均匀性。
[0026]实施例2（1）TC4铸锭经过3火次镦拔锻造开坯并径锻成35mm，长度20cm的棒坯。
[0027]（2）将棒坯和模具加热至950℃，保温2h，在棒坯表面均匀涂抹玻璃润滑剂，放入模具通道内进行挤压，模具外角为30
°
，内角130
°
，使得试样完全通过等径转角挤压模具的通道转角处，完成第一道次挤压工艺，挤压速率为6mm/s。
[0028]（3）将步骤（2）中的挤压料放置于液氮中进行深冷处理，液氮温度
‑
196℃，放置时间7h，该步骤使试样发生收缩来细化晶粒。
[0029]（4）对步骤（3）中的完成深冷处理的挤压料进行机加工，去除氧化皮和表面缺陷，挤压料和模具再次升温至950℃，保温0.5h，将试样旋转180
°<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强TC4管材的制备方法，其特征在于，包括：将TC4铸锭锻造成棒坯；一次挤压：将所述棒坯和等径转角挤压模具加热后保温，在所述棒坯表面均匀涂抹高温润滑剂，放入所述等径转角挤压模具挤压，使棒坯完全通过所述等径转角挤压模具的通道转角，完成一次挤压工艺，得到挤压料，所述等径转角挤压模具的内角角度为130～135
°
，外角角度为30～45
°
；对所述挤压料依次进行深冷处理、二次挤压、二次深冷，得到TC4钛合金棒坯；对所述TC4钛合金棒坯进行应力退火，矫直，机加工成形后形成高强TC4管材。2.根据权利要求1所述的一种高强TC4管材的制备方法，其特征在于，所述将TC4铸锭锻造成棒坯，为3火次或以上镦拔锻造开坯并径锻成所需尺寸的棒坯。3.根据权利要求1所述的一种高强TC4管材的制备方法，其特征在于，所述一次挤压中，棒坯和等径转角挤压模具加热至850～950℃，保温2～3h。4.根据权利要求1所述的一种高强TC4管材的制备方法，其特征在于，所述一次挤压中，挤压速率为3～6mm/s。5.根据权利要求1所述的一种高强TC4管材的制备方法，其特征在于，所述深冷处理中，深冷工艺为将一次挤压完成后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓煜，肖强，唐敏，刘昕，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：