[发明专利]一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，锻造组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯，采用箱式电阻炉将钛合金棒坯在β相区进行加热保温；并通过斜轧穿孔机将加热后的钛合金棒坯轧制为管坯；将轧制的管坯热处理，用矫直机进行热矫直；将热矫直后的管坯内表面进行镗孔处理，得到成品钛合金管材；本发明通过对钛合金化学成分的控制，主要是间隙元素O、Fe的控制，大变形锻轧，加工时合理选择加热和轧制温度，以及后续的去应力退火，Ti6Al4V管材可获得高强度，同时通过热矫直及机加工参数的合理控制，制备的管材表面质量好、壁厚均匀度高，塑性优良，该方法特别适合中规格高强Ti6Al4V钛合金管材的生产。

【技术领域】

本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法。

【背景技术】

钛及钛合金具有高比强度、耐高温、耐腐蚀、高韧性、低密度、较宽的工作温度范围和抗疲劳性好的优点，尤其具有优异的抗腐蚀性能，能在大多数酸、碱、盐及海水及海洋环境中使用不腐蚀。Ti6Al4V钛合金具有优异的综合性能，其良好的工艺塑性和超塑性适合于各种压力成形，在军事工业、核工业、航空航天、海洋产业、石油精炼、化工等领域具有广泛应用，可用于制作海洋石油机械用的各类零件。

钛合金管材的生产一般采用挤压或穿孔管坯轧制方法，但对于高强钛合金管材，冷轧制方式很难生产。目前高强钛合金管材可采用的制造方法有棒材-机械加工法、挤压管坯-机械加工法、锻造(或棒材－机械加工)为厚壁筒体－带芯棒精密锻造法等方法。棒材-机械加工法成材率极低，适合数量少、长度短的管材；挤压管坯-机械加工法生产工序长、成本高、成材率较低，对于外径50～ 300mm的管材，需要大型的挤压机及配套的大尺寸成套工模具，成本高成材率低，且生产的管材长度受限，难以满足应用需求。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，以解决现有技术中规格Ti6Al4V钛合金管材性能不足、精度低的问题。

本发明采用以下技术方案：一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤：

步骤1、锻造组织均匀细小的Ti6Al4V钛合金棒坯，其中，Al元素的重量百分比为6.0％～6.5％，V元素的重量百分比为4.0％～4.5％，O元素的重量百分比为0.15％～0.18％，Fe元素的重量百分比为0.15％～0.25％；

步骤2、采用箱式电阻炉将步骤1中的钛合金棒坯在β相区进行加热保温；并通过斜轧穿孔机将加热后的钛合金棒坯轧制为管坯；

步骤3、将步骤2轧制的管坯热处理，将热处理后的管坯在箱式加热炉加热至600-700℃，保温30～45min，用矫直机进行热矫直；

步骤4、将步骤3热矫直后的管坯内表面进行镗孔处理，单边镗孔量为0.1～1.5mm，车外径圆至所需尺寸，得到成品钛合金管材。

进一步地，步骤3中热处理为固溶时效处理，其中，固溶温度控制为800～ 950℃，保温60～120min，出炉水冷；时效温度控制为500-600℃，保温 240～360min，出炉空冷。

进一步地，步骤3中热矫直的管坯平直度≤1mm/m。

进一步地，步骤4中得到的成本钛合金管材内孔及外表面光洁度≤0.8um，外圆全跳动≤0.05mm。

进一步地，步骤2中斜轧穿孔机为两辊斜轧穿孔机。