Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材及其加工方法
【專利摘要】本發明涉及一種Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al的鈦合金擠壓管材及其加工方法。該鈦合金擠壓管材，主要合金元素的重量百分比含量為：Mo4.5%～5.7%，V4.5%～5.7%，Cr5.5%～6.5%，Al2.5%～3.5%，余量為鈦。管材在大噸位的擠壓機上制備，由于其具有較高的抗拉強度、韌性和良好的焊接性能，可廣泛應用于航空、航天、石油、化工等領域。
【專利說明】T 1-5Mo-5V-6Cr-3A I鈦合金擠壓管材及其加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種T1-5Mo-5V-6Cr-3Al的鈦合金擠壓管材及其加工方法，屬于新型亞穩定β鈦合金領域。
【背景技術】
[0002]目前，鈦合金管主 要采用TAl、TA2、TA9、TA10、T1-3Al-2V等低強度鈦合金材料，基于其本身強度的局限性，一般多用于化工或其他工作壓力較低的設備。而工作壓力比較大的設備領域，如航空航天或部分石油化工等設備，多采用高強鋼管。高強鋼的質量大、耐蝕性能不佳，減弱了飛機或艦船的承載能力，因此，有必要開發高強高韌鈦合金擠壓管材的制備工藝。T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材加工工藝就是在這種背景下開發的。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種通式為T1-5Mo-5V-6Cr-3Al的鈦合金擠壓管材及其生產工藝，其具有工藝流程簡單、操作容易、性能穩定及可批產等特點。
[0004]一種通式為T1-5Mo-5V-6Cr_3Al的鈦合金擠壓管材，其主要合金元素的重量百分比含量(wt%)為:Mo4.5% ~5.7%, V4.5% ~5.7%, Cr5.5% ~6.5%, A12.5% ~3.5%，余量為鈦。
[0005]所述的鈦合金擠壓管材中還含有Fe、C、N、H和O元素，其重量百分比為:Fe〈0.30%、C〈0.05%、Ν〈0.04%、Η〈0.015% 和 0〈0.15%。
[0006]一種通式為T1-5Mo-5V-6Cr_3Al的鈦合金擠壓管材的加工方法，包括如下步驟:
[0007](I)按以下重量百分比配料(wt%):Mo4.5% ~5.7%,V4.5% ~5.7%,Cr5.5 ~6.5%,A12.5~3.5%，余量為鈦；
[0008](2)將配料壓制成電極，在真空自耗電爐中經3次熔煉成鑄錠；
[0009](3)鑄錠在1000~1200°C鍛造，得到棒材；
[0010](4)棒坯下料，采用油壓機沖孔，對得到的管坯采用紫銅包套；
[0011](5)管坯在900~1150°C擠壓，得到4~15mm壁厚的管材；
[0012](6)在450~650°C保溫I~8小時，進行時效處理；
[0013](7)性能檢測及壓力試驗，合格后，得到成品。
[0014]步驟(1)中，配料中還可包含:Fe<0.30%, C<0.05%, N<0.04%, H<0.015%, 0〈0.15%。
[0015]步驟(2)中，將配料在2000噸油壓機上壓制成電極，在真空自耗電爐中經3次熔煉成鑄錠；鑄錠的直徑為Φ550~400mm。
[0016]步驟(3)中，鑄錠在1000~1200°C加熱I~3小時，鍛造棒材的直徑為Φ400~300mmo
[0017]步驟(4)中，棒坯下料后在2000噸油壓機沖孔，對管坯Φ400~300mm(外徑)X Φ50~IIOmm(內徑)XLmm的內外表面均采用紫銅包套。
[0018]步驟(5)中，管坯在900~1150°C加熱0.5~2小時，在5000噸擠壓機上獲得Φ80~120mm(外徑)X4~15mm(壁厚)XL mm管材。
[0019]根據本發明制備的T1-5Mo-5V-6Cr_3Al鈦合金擠壓管材，與市場上已有的鈦合金管性能相比，本發明制備的鈦合金管在強度上具有非常明顯的優勢，焊接系數達到0.9以上。
[0020]本發明的高強鈦合金擠壓管材在大噸位的擠壓機上制備，由于其具有較高的抗拉強度、韌性和良好的焊接性能，可廣泛應用于航空、航天、石油、化工等領域。
【具體實施方式】
[0021]以下結合實施例具體說明本發明，但本發明并不限于該實施例。
[0022]實施例1
[0023]按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)為:Mo4.8，V4.9，Cr6.0, A13.1，Fe0.11，C0.008，N0.010，H0.0015，00.10，余量為鈦。將配料在2000噸油壓機上壓制成電極，在真空自耗電爐經三次熔煉得到鑄錠，真空自耗電爐的溫度大約2000°C左右，鑄錠的直徑為Φ510mm。鑄錠在1150°C加熱2小時，鍛造成Φ350mm棒材，棒坯下料后，在2000噸油壓機沖孔，獲得管坯Φ350X Φ85X 500mm，然后對管坯內外表面采用紫銅包套，在1100°C加熱后，在5000噸擠壓機上獲得Φ99ΧΦ85ΧL mm管材，在600°C時效2小時，得到樣品
1
[0024]重復上述相同的步驟，分別獲得TAl、TA2、TA9、TAlO及Ti_3Al_2V (成分如表1所示)等5個牌號的相同尺寸的擠壓管材，制備比較樣品I~5。
[0025]將樣品1和比較樣品1~5加工成Φ 5mm的常規拉伸試樣。試驗在AG50KNE試驗機上完成。鈦合金的力學性能如表2所示。結果表明，通過本發明的工藝制備的擠壓管材，即樣品1，與比較樣品1~5比較，發現本發明制備的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al高強鈦合金擠壓管材具有非常明顯的強度優勢，管材的斷面收縮率較高。
[0026]表1比較樣品I1~5合金的成分
[0027]
【權利要求】
1.一種T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材，其特征在于:主要合金元素的重量百分比含量為:Mo4.5% ~5.7%, V4.5% ~5.7%, Cr5.5% ~6.5%, A12.5% ~3.5%,余量為鈦。
2.根據權利要求1所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材，其特征在于:所述的鈦合金擠壓管材中還含有Fe、C、N、H和O元素，其重量百分比為:Fe〈0.30%、C〈0.05%、Ν〈0.04%、Η<0.015%和 0〈0.15%。
3.一種T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材的加工方法，包括如下步驟:
(1)按以下重量百分比配料:Mo:4.5% ~5.7%, V:4.5% ~5.7%, Cr:5.5 ~6.5%, Al:2.5~3.5%，余量為鈦； (2)將配料壓制成電極，在真空自耗電爐中經3次熔煉成鑄錠； (3)鑄錠在1000~1200°C鍛造，得到棒材； (4)棒坯下料，采用油壓機沖孔，對得到的管坯采用紫銅包套； (5)管坯在900~1150°C擠壓，得到4~15mm壁厚的管材； (6)在450~650°C保溫I~8小時，進行時效處理； (7)性能檢測及壓力試驗，合格后，得到成品。
4.根據權利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材的加工方法，其特征在于:配料中還包含:Fe<0.30%, C〈0.05%, Ν〈0.04%, Η〈0.015%, 0〈0.15%。
5.根據權利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材的加工方法，其特征在于:所述的鑄錠的直徑為Φ550~400mm。
6.根據權利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材的加工方法，其特征在于:所述的棒材的直徑為400~300mm。
7.根據權利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材的加工方法，其特征在于:所述的管還的內徑為50~1lOmm,所述管還的內外表面均采用紫銅包套。
8.根據權利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al鈦合金擠壓管材的加工方法，其特征在于:所述的管材的外徑為80~120mm。
【文檔編號】C22C14/00GK103898355SQ201210568280
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月24日 優先權日:2012年12月24日
【發明者】魏衍廣, 陶海明, 崔雪飛, 羅崢, 陳海珊 申請人:北京有色金屬研究總院