[发明专利]一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法

说明书

本发明公开了一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法，该Ti35钛合金管材由以下质量含量的成分组成：Ta 5.5％～6.5％，Fe≤0.15％，C≤0.08％，N≤0.03％，H≤0.010％，O 0.08％～0.12％，余量为钛和不可避免的杂质；该制备方法的具体过程为：将Ti35钛合金铸锭开坯锻造得到锻坯，经高温均匀化处理后进行多火次锻造得到棒坯，然后经表面机加工后探伤得到棒材，采用掏料机将棒材加工成管坯，再将管坯退火后机加工。本发明通过高温均匀化处理，提高了微区成分的均匀性，改善合金的工艺性能和腐蚀性能，实现了小批量多规格的大口径Ti35钛合金无缝管材的生产，广泛应用于核能、石化等设备制造中。

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法。

背景技术

Ti35钛合金具有密度小、比强度高、焊接性能优良等优点，其最大特点是优异的耐硝酸腐蚀性能，在沸腾8mol硝酸溶液中腐蚀速率为0.1mm/a，在硝酸环境中尤其是沸腾浓硝酸环境中具有广泛的应用前景。

Ti35钛合金中含有高比重、高熔点的Ta元素，在铸锭中不可避免的存在微观偏析，在一定程度上影响了Ti35钛合金的综合性能。现大口径Ti35钛合金管材的制备方法有三类，一类是用板材，通过卷板机或油压机压制成型，然后焊接成圆管，经过矫圆、矫直，制作成有缝焊管；另一类是通过棒材穿孔或挤压制成管坯，然后通过热轧、冷轧制成的无缝管材。由于焊管存在焊缝，有一定的安全隐患，而轧制的无缝管流程长，对于多规格小批量大口径管材，难以组织生产；还有一类采用棒材进行钻镗孔的方式，这种对于材料价值较高的Ti35钛合金来说，材料成本太大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法。该方法通过在Ti35钛合金铸锭开坯锻造后增加高温均匀化处理，提高了微区成分的均匀性，改善合金的工艺性能和腐蚀性能，同时通过开坯锻造充分破碎粗大的铸态晶粒，增强了高温均匀化处理的效果，实现对Ti35钛合金管材微观成分和组织均匀性的控制。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法，其特征在于，该Ti35钛合金管材由以下质量含量的成分组成：Ta 5.5％～6.5％，Fe≤0.15％，C≤0.08％，N≤0.03％，H≤0.010％，O 0.08％～0.12％，余量为钛和不可避免的杂质；该制备方法的具体过程为：首先将Ti35钛合金铸锭进行开坯锻造得到锻坯，锻坯经高温均匀化处理后进行多火次锻造得到棒坯，然后将棒坯的表面机加工后探伤得到棒材，采用掏料机将棒材加工成管坯，再将管坯退火后机加工得到Ti35钛合金管材；所述Ti35钛合金管材的直径大于240mm，壁厚大于5mm。

本发明依次对Ti35钛合金铸锭进行开坯锻造、高温均匀化处理、多火次锻造、机加工、掏料加工和退火、机加工得到Ti35钛合金管材，通过在Ti35钛合金铸锭开坯锻造后增加高温均匀化处理，一方面高温扩散有利于提高微区成分的均匀性，改善合金的工艺性能和腐蚀性能，另一方面通过开坯锻造充分破碎粗大的铸态晶粒，能够加快扩散速度和效果，实现对Ti35钛合金管材微观成分和组织均匀性的控制。本发明工艺流程短，可控性强，有效地实现了小批量多规格的大口径Ti35钛合金无缝管材的生产。

上述的一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法，其特征在于，所述高温均匀化处理的温度为1000℃～1150℃，时间为5h～20h。该优选的高温均匀化处理的温度和时间有利于锻坯中的Ta从高浓度区向低浓度区扩散，提高微区成分的均匀性，改善合金的工艺性能和腐蚀性能。

上述的一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法，其特征在于，所述采用掏料机将棒材加工成管坯的同时得到棒料。本发明采用掏料机加工制备管坯的同时，获得的棒料可用作其他用途，提高了Ti35钛合金材料的利用率，避免了浪费。