[发明专利]一种Ti-1300钛合金薄壁管材的制备方法

说明书

本发明公开了一种Ti‑1300钛合金薄壁管材的制备方法，该方法包括：一、将海绵钛及中间合金混合后压制成电极块并焊接成电极进行熔炼，得到Ti‑1300钛合金铸锭；二、单相区两火开坯锻造；三、多火次镦拔锻造；四、机加工，经探伤合格后退火处理；五、旋压加工得到Ti‑1300钛合金薄壁管材。本发明通过控制锻造过程保证了Ti‑1300合金棒坯组织的均匀性，结合控制旋压过程保证了Ti‑1300钛合金管坯在旋压过程中变形均匀，避免发生胀径开裂等不良现象，在保证Ti‑1300钛合金薄壁管材强度和塑性的同时，实现了小批量多规格的Ti‑1300钛合金薄壁管材的生产，具有广泛的应用前景。

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Ti-1300钛合金薄壁管材的制备方法。

背景技术

Ti-1300钛合金具有密度小，比普通钛合金更高的比强度等优点，最大的特点是具有优良的强度和塑性匹配，在抗拉强度大于1300MPa的时候，断后延伸率可以达到8％，其制成的钛合金薄壁管材可大幅度提升航空结构件的轻量化。

高强钛合金在旋压成型方面，尽管在薄壁壳体旋压成形工艺方面已经开展了大量的研究，但由于其常温下变形抗力大，塑性较差，旋压过程容易出现开裂问题；而传统旋压过程中常用的火焰加热方式温度均匀性较差，不能适应高强度钛合金的旋压成形技术的发展。

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Ti-1300钛合金薄壁管材的制备方法。该方法依次对Ti-1300钛合金铸锭进行开坯锻造、多火次锻造、机加工、掏料加工和退火、旋压加工，通过控制锻造过程保证了Ti-1300合金棒坯组织的均匀性，结合控制旋压过程保证了Ti-1300钛合金管坯在旋压过程中变形均匀，解决了旋压开裂问题，在保证Ti-1300钛合金薄壁管材强度和塑性的同时，实现了小批量多规格的Ti-1300钛合金薄壁管材的生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种Ti-1300钛合金薄壁管材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将海绵钛及中间合金混合后压制成电极块，然后将电极块焊接成电极并置于真空自耗电弧炉中进行3次熔炼，得到Ti-1300钛合金铸锭；

步骤二、将步骤一中得到的Ti-1300钛合金铸锭进行单相区两火开坯锻造，得到Ti-1300钛合金锻坯；

步骤三、将步骤二中得到的Ti-1300钛合金锻坯进行多火次镦拔锻造，得到Ti-1300合金棒坯；

步骤四、将步骤三得到的Ti-1300钛合金棒坯进行机加工，经探伤合格后退火处理，得到Ti-1300钛合金管坯；

步骤五、将步骤四中得到的Ti-1300钛合金管坯在强力旋压机上进行旋压加工，得到Ti-1300钛合金薄壁管材；所述Ti-1300钛合金薄壁管材的外径为80mm～200mm，壁厚为1.5mm～3mm，且Ti-1300钛合金薄壁管材经热处理后的抗拉强度不小于1300MPa，断后延伸率不小于8％。

本发明将真空自耗熔炼得到的Ti-1300钛合金铸锭开坯锻造得到锻坯，然后经多火次镦拔锻造得到棒坯，经机加工制成管坯，再将管坯经旋压加工及热处理，得到Ti-1300钛合金薄壁管材。该制备过程中，通过控制锻造过程及锻造工艺参数包括锻造温度及变形量，保证了Ti-1300合金棒坯组织的均匀性，结合控制旋压过程及旋压参数包括旋压温度、壁厚变形量及进给量，保证了Ti-1300钛合金管坯在旋压过程中变形均匀，避免发生胀径开裂等不良现象，解决了旋压开裂问题，保证了Ti-1300钛合金薄壁管材的强度和塑性及两者的匹配性，实现了小批量多规格的Ti-1300钛合金薄壁管材的生产。