本申请涉及钛合金管技术领域，公开了一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，包括以下百分比的原料组成：铝(Al)：4％‑6％、钒(V)：4％‑6％、钼(Mo)：1％‑3％、铬(Cr)：1％‑2％、铁(Fe)：0.1％‑0.5％、锆(Zr)：1％‑2％、钨(W)：0.5％‑1.5％、氧(O)：≤0.2％、碳(C)：≤0.08％、氮(N)：≤0.05％、氢(H)：≤0.015％、钛(T i)：余量，所述铝的质量百分比为4.5％‑5.5％，所述钒的质量百分比为4.5％‑5.5％，所述钼的质量百分比为1.5％‑2.5％，所述铬的质量百分比为1.5％‑2％。通过改进配方和优化制备工艺，尤其是通过引入锆、钨等元素及采用激光熔覆技术，使得钛合金管在高温环境下表现出更优异的抗拉强度、硬度和耐腐蚀性，这使得本发明专利技术的钛合金管在航空航天、海洋工程等高温苛刻环境中具有更长的使用寿命和更高的安全。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金管，具体为一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法。
技术介绍
1、钛合金是一种广泛应用于航天、汽车、船舶等领域的合金材料，其中tc6钛合金是能在400-450℃下长时期工作的耐热钛合金，塑性高、变形抗力小，具有优良的热加工性能，可以生产各种规格的棒材、锻件和模锻件，钛合金因其优异的比强度、耐腐蚀性和耐高温性能，在航空航天、海洋工程、化工设备等高
得到了广泛应用。随着现代工业对材料性能要求的不断提高，现有的钛合金材料在某些极端环境下的性能已难以满足需求。
2、现有的钛合金材料在高温环境下易出现强度下降、硬度不足和耐腐蚀性能降低的问题，这在航空航天等高温苛刻环境中，严重影响了材料的使用寿命和安全性，限制了其应用范围，现有技术中，常通过简单增加钒、铝等元素含量来提升性能，但效果有限，且加工难度和成本较高。
3、在低温环境中，现有钛合金的韧性和抗冲击性能较差，容易出现脆性断裂问题，这在极地开发、深海探测等低温应用场景中，限制了钛合金的使用，存在较大的安全隐患，现有技术尝试通过微量合金化和热处理工艺改进来提升低温性能，但改进效果仍不理想。
4、现有钛合金在循环加载条件下，容易出现疲劳失效问题，表现为疲劳寿命短、疲劳后强度和硬度下降明显，这在高速列车、机械设备等高频振动和重复应力环境中，增加了维护成本和故障风险，现有技术中，虽然采用了一些疲劳强化工艺，但整体改进效果有限。
5、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法。
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p>技术实现思路1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，解决了现有的钛合金材料在高温环境下易出现强度下降、硬度不足和耐腐蚀性能降低的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种高强度耐腐蚀钛合金管，包括以下百分比的原料组成：铝(a l)：4％-6％、钒(v)：4％-6％、钼(mo)：1％-3％、铬(cr)：1％-2％、铁(fe)：0.1％-0.5％、锆(zr)：1％-2％、钨(w)：0.5％-1.5％、氧(o)：≤0.2％、碳(c)：≤0.08％、氮(n)：≤0.05％、氢(h)：≤0.015％、钛(t i)：余量。
3、优选的，所述铝的质量百分比为4.5％-5.5％，所述钒的质量百分比为4.5％-5.5％。
4、优选的，所述钼的质量百分比为1.5％-2.5％，所述铬的质量百分比为1.5％-2％。
5、通过引入锆和钨等高熔点、耐高温元素，增强了合金的高温稳定性和强度，锆元素在高温下能形成稳定的化合物，阻止晶粒的长大，增强高温强度；钨元素则提高了材料的耐磨性和高温硬度，同时，采用激光熔覆技术在合金表面形成致密的熔覆层，提高了耐高温氧化和腐蚀的能力，这些改进使得本专利技术的钛合金管在高温下仍能保持优良的机械性能和耐腐蚀性，适用于高温苛刻环境。
6、优选的，一种高强度耐腐蚀钛合金管的制备方法，包括以下步骤：
7、s1、原材料准备：按权利要求1所述的质量百分比称取纯钛、铝、钒、钼、铬、铁、锆、钨及其他必要的元素；
8、s2、真空感应熔炼：在1500-1600℃的真空感应炉中进行初步熔炼，并在熔炼过程中通入氩气进行保护，保持压力在10^-3pa以下；
9、s3、快速冷却和电磁搅拌：将熔炼后的合金液体快速冷却至1200-1300°c，同时进行电磁搅拌，搅拌频率为60-80hz，时间为10-15分钟，以保证合金成分均匀；
10、s4、粉末冶金法：将冷却后的合金块进行粉碎，并通过粉末冶金法在高压下压制成型，再进行二次真空熔炼，以提高材料密度和纯度；
11、s5、激光熔覆处理：对压制成型的合金坯料进行激光熔覆处理，熔覆层厚度为0.1-0.5mm，以增强合金的表面硬度和耐磨性；
12、s6、均匀化和热处理：在1100-1200℃下进行均匀化处理4-8小时，然后在600-700℃下进行热处理1-3小时，最后进行空冷；
13、s7、表面处理：对热处理后的钛合金管进行超声波清洗和阳极氧化处理，以提升表面光洁度和耐腐蚀性能；
14、s8、性能检验：对制备好的钛合金管进行无损检测和力学性能检验。
15、优选的，所述真空感应熔炼过程中通入的氩气流速为5-10l/min。
16、在1500-1600℃的真空感应炉中进行初步熔炼，并在熔炼过程中通入氩气进行保护，保持压力在10^-3pa以下，优选的，氩气流速为5-10l/min，快速冷却和电磁搅拌：将熔炼后的合金液体快速冷却至1200-1300℃，同时进行电磁搅拌，搅拌频率为60-80hz，时间为10-15分钟，以保证合金成分均匀，通过优化配方和采用激光熔覆技术，使得钛合金管在高温环境下表现出优异的抗拉强度、硬度和耐腐蚀性。
17、优选的，所述快速冷却采用水冷方式，冷却时间控制在5-10分钟内。
18、通过采用水冷方式进行快速冷却，本专利技术显著提高了钛合金管的微观结构均匀性和冷却效率，快速冷却有效抑制了合金中晶粒的长大，减少了合金内部的缺陷和应力集中现象，进一步提升了材料的力学性能和耐腐蚀性能。与传统的自然冷却相比，水冷方式显著缩短了冷却时间，提高了生产效率，同时确保了合金材料的高质量。
19、优选的，所述粉末冶金法中的压制压力为300-500mpa，所述均匀化处理后的冷却方式为自然空冷。
20、在1100-1200℃下进行均匀化处理4-8小时，然后在600-700℃下进行热处理1-3小时，最后进行自然空冷，均匀化处理后采用自然空冷的方法，使得钛合金管的冷却过程更加温和，避免了快速冷却可能引起的热应力和结构畸变。
21、优选的，所述表面处理中的超声波清洗时间为10-20分钟，阳极氧化处理时间为20-30分钟。
22、优选的，所述无损检测包括x射线检测和超声波检测。
23、优选的，所述力学性能检验包括拉伸试验和硬度测试。
24、通过实施包括x射线检测和超声波检测在内的无损检测方法，全面检测钛合金管的内部缺陷和结构完整性，确保产品质量，同时，力学性能检验包括拉伸试验和硬度测试，全面评估钛合金管的抗拉强度和硬度等关键性能指标，这些严格的性能检验措施保证了产品的一致性和高质量，为用户提供了可靠的产品保障。
25、本专利技术提供了一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法。具备以下有益效果：
26、1、本专利技术通过改进配方和优化制备工艺，尤其是通过引入锆、钨等元素及采用激光熔覆技术，使得钛合金管在高温环境下表现出更优异的抗拉强度、硬度和耐腐蚀性，这使得本专利技术的钛合金管在航空航天、海洋工程等高温苛刻环境中具有更长的使用寿命和更高的安全性。
27、2、本专利技术通过优化粉末冶金工艺和引入稀土元素钇，本专利技术的钛合金管在低温环境下的机械性能显著改善，这些改进确保了钛合金管在低温环本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高强度耐腐蚀钛合金管，其特征在于，包括以下百分比的原料组成：铝(Al)：4％-6％、钒(V)：4％-6％、钼(Mo)：1％-3％、铬(Cr)：1％-2％、铁(Fe)：0.1％-0.5％、锆(Zr)：1％-2％、钨(W)：0.5％-1.5％、氧(O)：≤0.2％、碳(C)：≤0.08％、氮(N)：≤0.05％、氢(H)：≤0.015％、钛(Ti)：余量。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述铝的质量百分比为4.5％-5.5％，所述钒的质量百分比为4.5％-5.5％。
3.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述钼的质量百分比为1.5％-2.5％，所述铬的质量百分比为1.5％-2％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼过程中通入的氩气流速为5-10L/min。
6.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述快速冷却采用水冷方式，冷却时间控制在5-10分钟内。
7.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述粉末冶金法中的压制压力为300-500MPa，所述均匀化处理后的冷却方式为自然空冷。
8.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述表面处理中的超声波清洗时间为10-20分钟，阳极氧化处理时间为20-30分钟。
9.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述无损检测包括X射线检测和超声波检测。
10.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述力学性能检验包括拉伸试验和硬度测试。
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【技术特征摘要】
1.一种高强度耐腐蚀钛合金管，其特征在于，包括以下百分比的原料组成：铝(al)：4％-6％、钒(v)：4％-6％、钼(mo)：1％-3％、铬(cr)：1％-2％、铁(fe)：0.1％-0.5％、锆(zr)：1％-2％、钨(w)：0.5％-1.5％、氧(o)：≤0.2％、碳(c)：≤0.08％、氮(n)：≤0.05％、氢(h)：≤0.015％、钛(ti)：余量。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述铝的质量百分比为4.5％-5.5％，所述钒的质量百分比为4.5％-5.5％。
3.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管及其制备方法，其特征在于，所述钼的质量百分比为1.5％-2.5％，所述铬的质量百分比为1.5％-2％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高强度耐腐蚀钛合金管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种高强...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛红军，薛红芳，丁建红，
申请(专利权)人：常熟市双羽铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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