專利名稱：一種鈦管材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦管材的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著我國航空工業(yè)的飛躍發(fā)展及大飛機(jī)項(xiàng)目的啟動，對發(fā)動機(jī)的性能及減重提出了更高的要求。鈦及鈦合金因其比強(qiáng)度高、耐蝕性優(yōu)異、焊接性能好，并具有良好的冷熱加工及成形性能，成為航空航天發(fā)動機(jī)中各種潤滑及燃油管路系統(tǒng)的首選用材。受發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)限制，其管路用材規(guī)格通常小于O20mm，且需在空間進(jìn)行多向復(fù)雜的排布及結(jié)構(gòu)聯(lián)接，對管材的擴(kuò)口、壓扁、彎曲等冷成形工藝性能提出了很高的要求,如Φ6πιπι規(guī)格純鈦管材的擴(kuò)口率要求達(dá)60%以上。目前我國航空航天發(fā)動機(jī)用鈦管材已進(jìn)行了20多年的研究，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)成品管材制備，但無法滿足高工藝性能管材批量生產(chǎn)的要求，存在著生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性、不同批次產(chǎn)品性能一致性差、成品率低，制備出的鈦管材進(jìn)行擴(kuò)口、壓扁等工藝性能考核時(shí)易開裂，后續(xù)冷成形性能不穩(wěn)定等問題，無法滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種力學(xué)性能優(yōu)異，擴(kuò)口率和壓扁結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定的鈦管材的制造方法。該方法通過控制成品道次的軋制相對減壁量和相對減徑量的比值，并結(jié)合常規(guī)真空熱處理工藝，既實(shí)現(xiàn)了控制成品管材織構(gòu)的目的，同時(shí)又提高了表面質(zhì)量，使制備的管材成品率及冷成形工藝性能得到大幅度提聞。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種鈦管材的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、對鈦管坯進(jìn)行I 2道次的常規(guī)開坯軋制，每軋制完一次對軋制后的鈦管坯依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和常規(guī)真空熱處理，得到半成品管材；步驟二、將步驟一中所述半成品管材矯直后切去頭尾，然后鏜孔、刮修去除內(nèi)外表面缺陷；步驟三、采用多輥軋機(jī)對步驟二中經(jīng)鏜孔、刮修后的半成品管材進(jìn)行I 4道次的軋制，每軋制完I 2道次后對經(jīng)軋制的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和常規(guī)真空熱處理；所述軋制過程中控制每道次的相對減壁量與相對減徑量的比值為
I.O 2. 9 ;所述軋制過程中控制火次軋制變形率為40% 69%，其中火次是指首次真空熱處理之前為一火次，兩次真空熱處理之間為一火次；步驟四、對步驟三中經(jīng)軋制后的半成品管材進(jìn)行矯直，然后切去頭尾，得到外徑為6mm 20臟，壁厚與外徑之比為O. 05 O. 125的鈦管材。上述的一種鈦管材的制造方法,步驟一中所述鈦管還為純鈦管還或近α型鈦合
金管坯。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明采用常規(guī)開坯軋制，使管坯晶粒得到了充分破碎，變形金屬充分流動全部參與變形，使管材生產(chǎn)系列工序縮短，成本降低。2、本發(fā)明通過控制成品火次軋制變形率(首次真空熱處理之前的軋制變形率和兩次真空熱處理之間的軋制變形率)為40% 69%，保證了管材的組織及力學(xué)性能均勻一致，進(jìn)一步減少了工序、降低了成本。3、本發(fā)明通過控制成品道次的軋制相對減壁量和相對減徑量的比值，并結(jié)合常規(guī)真空熱處理工藝，既實(shí)現(xiàn)了控制成品管材織構(gòu)的目的，同時(shí)又提高了表面質(zhì)量，使制備的管材成品率及冷成形工藝性能得到大幅度提高。4、采用本發(fā)明的方法制造的鈦管材力學(xué)性能優(yōu)異，管材具有軸向<10T0>退火織構(gòu)，徑向-切向平面具有較強(qiáng)的周向(0002)織構(gòu)，其擴(kuò)口率和壓扁結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I制造的Φ20Χ1.0πιπι規(guī)格ΤΑ2純鈦管材的徑向-切向(RD-TD)面的(10Τ0)不完整極圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I制造的Φ20Χ1.0πιπι規(guī)格ΤΑ2純鈦管材的軸向-切向(AD-TD)面的(0002)不完整極圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2制造的Φ12Χ1. 25mm規(guī)格ΤΑ18鈦合金管材徑向-切向(RD-TD)面的(10T0)不完整極圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制造的Φ 12X1. 25mm規(guī)格TA18鈦合金管材軸向-切向(AD-TD)面的(0002)不完整極圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例3制造的Φ 6 X O. 75mm規(guī)格TAO純鈦管材徑向-切向(RD-TD)面的(1010；)不完整極圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例3制造的Φ 6 X O. 75mm規(guī)格TAO純鈦管材軸向-切向(AD-TD)面的(0002)不完整極圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例4制造的Φ 6 X Imm規(guī)格TA7鈦合金管材徑向-切向(RD-TD)面的(10T0)不完整極圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例4制造的Φ 6 X Imm規(guī)格TA7鈦合金管材軸向-切向(AD-TD)面的(0002)不完整極圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I步驟一、選用化學(xué)成份滿足GB/T3520. 1-2007標(biāo)準(zhǔn)要求的Φ60Χ6ι πι規(guī)格ΤΑ2斜軋穿孔管還，將管還外表面修磨、內(nèi)表面Il孔至Φ60Χ5. 5mm,選用LG60兩棍軋機(jī)對管還進(jìn)行兩道次常規(guī)開坯軋制，首道次開坯至Φ40Χ3. 5mm，然后進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理以及常規(guī)真空熱處理^50°C /2h)，經(jīng)外修內(nèi)鏜后獲得Φ40Χ3. Omm管坯；第二道次開坯至Φ23Χ I. 6mm，然后進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理以及常規(guī)真空熱處理^50°C /2h)，得到半成品管材；步驟二、將步驟一中所述半成品管材矯直后切去頭尾，然后鏜孔、刮修去除內(nèi)外表面缺陷；步驟三、采用LD30三輥精軋機(jī)將步驟二中經(jīng)鏜孔、刮修后的半成品管材一道次精軋至Φ20Χ1. 0mm，軋制過程 中控制相對減壁量與相對減徑量的比值為2. 9，軋制變形率為45%，然后對管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和真空熱處理^20°C /I. 5h)；步驟四、采用臥式七輥矯直機(jī)對步驟三中經(jīng)真空熱處理后的半成品管材進(jìn)行矯直，然后切去頭尾，得到Φ20Χ1.0πιπι ΤΑ2純鈦管材。本實(shí)施例制備的成品管材的綜合性能如下1)管材RD-TD面的(10 Τ0)不完整極圖和AD-TD面的(0002)不完整極圖分別如圖I和圖2所示，(圖中RD代表徑向，TD代表切向，AD代表軸向，下同)，從圖I中可以看出，本實(shí)施例制造的ΤΑ2純鈦管材具有軸向<10 T0>退火織構(gòu)，從圖2可以看出，本實(shí)施例制造的ΤΑ2純鈦管材AD-TD面具有較強(qiáng)的周向(0002)織構(gòu)；2)力學(xué)性能Rm = 425MPa，Rp0 2 = 285MPa，A = 35% ；3)工藝性能a)根據(jù)GB/T242標(biāo)準(zhǔn)要求，選取74°頂芯進(jìn)行擴(kuò)口檢測，擴(kuò)口率達(dá)60 % ；b)根據(jù)GB/T246標(biāo)準(zhǔn)要求，選取壓扁常數(shù)e = O. 07進(jìn)行壓扁檢測，壓扁結(jié)果合格。實(shí)施例2步驟一、選用化學(xué)成份滿足GB/T3520. 1-2007標(biāo)準(zhǔn)要求的Φ28Χ4. 5mm規(guī)格TA18擠壓管坯，擠壓管坯經(jīng)酸洗除掉內(nèi)外表面銅套后對內(nèi)外表面缺陷進(jìn)行清理，將清理干凈內(nèi)外表面缺陷的擠壓管坯在LG30兩輥開坯機(jī)上一道次開坯軋制為Φ 17 X 3mm的半成品管材，然后進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理以及常規(guī)真空熱處理(750°C /2h)，得到半成品管材；步驟二、將步驟一中所述半成品管材矯直后切去頭尾，然后鏜孔、刮修去除內(nèi)外表面缺陷；步驟三、采用LD30三輥精軋機(jī)將步驟二中經(jīng)鏜孔、刮修后的半成品管材進(jìn)行兩道次軋制，第一道次軋制至Φ 14X I. 85mm，軋制變形率為46 %，相對減壁量與相對減徑量的比值為2. 2，對軋制后的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和真空熱處理(7500C /2h)，第二道次軋制至Φ 12 X I. 25mm,軋制變形率為40 %，相對減壁量與相對減徑量的比值為2. 3，對軋制后的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和真空熱處理(700 0C /2. 5h)；步驟四、采用臥式七輥矯直機(jī)對步驟三中經(jīng)真空熱處理后的半成品管材進(jìn)行矯直，然后切去頭尾，得到Φ 12X1. 25mm TA18鈦合金管材。本實(shí)施例制備的成品管材的綜合性能如下1)管材RD-TD面的(10T0)不完整極圖和AD-TD面的(0002)不完整極圖分別如圖3和圖4所示，從圖3中可以看出，本實(shí)施例制造的TA18鈦合金管材具有軸向<1010>退火織構(gòu)，從圖4中可以看出，本實(shí)施例制造的TA18鈦合金管材AD-TD面具有較強(qiáng)的周向(0002)織構(gòu)；2)力學(xué)性能Rm = 645MPa，Rp0.2=558MPa，A = 18% ；3)工藝性能a)根據(jù)GB/T242標(biāo)準(zhǔn)要求，選取60°頂芯進(jìn)行擴(kuò)口檢測，擴(kuò)口率達(dá)45% ；b)根據(jù)GB/T246標(biāo)準(zhǔn)要求，選取壓扁常數(shù)e = O. 043進(jìn)行壓扁檢測，壓扁結(jié)果合格。實(shí)施例3步驟一、選用化學(xué)成份滿足GB/T3520. 1-2007標(biāo)準(zhǔn)要求的Φ 25 X 4. 5mm規(guī)格TAO擠壓管坯，將擠壓管坯在LG30兩輥開坯機(jī)上一道次開坯軋制至Φ 17X3. 5mm,然后進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理以及常規(guī)真空熱處理^50°C /2h)，經(jīng)外修內(nèi)鏜后獲得Φ 17 X 3. 4mm管坯；第二道次在LG20兩輥軋機(jī)上開坯軋制至Φ 11 X 2. 5mm，然后進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理以及常規(guī)真空熱處理^50°C /2h)，得到半成品管材；步驟二、將步驟一中所述半成品管材矯直后切去頭尾，然后鏜孔、刮修去除內(nèi)外表面缺陷；步驟三、采用LDD15三輥精軋機(jī)對步驟二中經(jīng)鏜孔、刮修后的半成品管材進(jìn)行三道次軋制，第一道次軋制至Φ8. 5 X I. 9mm,軋制變形率為41 %，相對減壁量與相對減徑量的比值為I. 1，對軋制后的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和真空熱處理(6500C /2h);然后經(jīng)第二道次軋制至Φ7Χ1. 2mm，最后經(jīng)第三道次軋制至Φ6Χ0. 75mm，第二道次和第三道次的軋制總變形率為69%，第二道次和第三道次的相對減壁量與相對減徑量的比值分別為2. I和2. 6，對軋制后的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和真空熱處理(6800C /I. 5h)；步驟四、采用臥式七輥矯直機(jī)對步驟三中經(jīng)真空熱處理后的半成品管材進(jìn)行矯直，然后切去頭尾，得到Φ6Χ0. 75mm TAO純鈦管材。本實(shí)施例制備的成品管材的綜合性能如下1)管材RD-TD面的(1010)不完整極圖和AD-TD面的(0002)不完整極圖分別如圖5和圖6所示，從圖5中可以看出，本實(shí)施例制造的TAO純鈦管材具有軸向<10 了0>退火織構(gòu)，從圖6中可以看出，本實(shí)施例制造的TAO純鈦管材AD-TD面具有較強(qiáng)的周向(0002)織構(gòu)；2)力學(xué)性能Rm = 515MPa，Rpa2 = 385MPa，A = 33% ；3)工藝性能a)根據(jù)GJB5163-2003標(biāo)準(zhǔn)要求，選取74°頂芯進(jìn)行擴(kuò)口檢測，擴(kuò)口率達(dá)60%;b)根據(jù)GJB5163-2003標(biāo)準(zhǔn)要求，選取壓扁常數(shù)e = O. 07進(jìn)行壓扁檢測，壓扁結(jié)果合格。實(shí)施例4步驟一、選用化學(xué)成份滿足GB/T3520. 1-2007標(biāo)準(zhǔn)要求的Φ 25 X 4. 5mm規(guī)格TA7擠壓管坯，將擠壓管坯在LG30兩輥開坯機(jī)上一道次開坯軋制至Φ 17X3. 6mm,然后進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理以及常規(guī)真空熱處理(700°C /2h)，經(jīng)外修內(nèi)鏜后獲得Φ 17 X 3. 5mm管坯；第二道次在LG20兩輥軋機(jī)上開坯至Φ 11 X 2. 2mm，然后進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理以及常規(guī)真空熱處理(700°C /2h)，得到半成品管材；步驟二、將步驟一中所述半成品管材矯直后切去頭尾，然后鏜孔、刮修去除外表面缺陷；
步驟三、采用LDD15三輥精軋機(jī)將步驟二中經(jīng)鏜孔、刮修后的半成品管材進(jìn)行共四道次軋制，第一道次軋制至Φ9. 5X1. 9mm，第二道次軋制至Φ8Χ I. 6mm，兩道次總軋制變形率為47%，兩道次的相對減壁量與相對減徑量的比值分別為I. O和I. 3，對軋制后的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和真空熱處理(700°C/2h);然后經(jīng)第三道次軋制至Φ7Χ I. 3mm,最后經(jīng)第四道次軋制至Φ6Χ Imm,兩道次的軋制總變形率為51%,兩道次相對減壁量與相對減徑量的比值分別為I. 5和I. 6，對軋制后的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和真空熱處理^20°C /I. 5h)；步驟四、采用臥式七輥矯直機(jī)對步驟三中經(jīng)熱處理后的半成品管材進(jìn)行矯直，然后切去頭尾，得到Φ6Χ0. 75mm TA7鈦合金管材。本實(shí)施例制備的成品管材的綜合性能如下1)管材RD-TD面的(1010)不完整極圖和AD-TD面的(0002)不完整極圖分別如圖7和圖8所示，從圖7中可以看出，本實(shí)施例制造的TA7鈦合金管材具有軸向<1010>退火織構(gòu)，從圖8中可以看出，本實(shí)施例制造的TA7鈦合金管材的AD-TD面具有較強(qiáng)的周向(0002)織構(gòu)；2)力學(xué)性能Rm = 560MPa, Rp0.2=430MPa, A = 23% ；3)工藝性能a)根據(jù)GJB5163-2003標(biāo)準(zhǔn)要求，選取60。頂芯進(jìn)行擴(kuò)口檢測，擴(kuò)口率達(dá)45% ;b)根據(jù)GJB5163-2003標(biāo)準(zhǔn)要求，選取壓扁常數(shù)e = O. 06進(jìn)行壓扁檢測，壓扁結(jié)果合格。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鈦管材的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、對鈦管坯進(jìn)行I 2道次的常規(guī)開坯軋制，每軋制完一次對軋制后的鈦管坯依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和常規(guī)真空熱處理，得到半成品管材； 步驟二、將步驟一中所述半成品管材矯直后切去頭尾，然后鏜孔、刮修去除內(nèi)外表面缺陷； 步驟三、采用多輥軋機(jī)對步驟二中經(jīng)鏜孔、刮修后的半成品管材進(jìn)行I 4道次的軋制，每軋制完I 2道次后對經(jīng)軋制的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和常規(guī)真空熱處理；所述軋制過程中控制每道次的相對減壁量與相對減徑量的比值為1. O 2.9 ;所述軋制過程中控制火次軋制變形率為40% 69%，其中火次是指首次真空熱處理之前為一火次，兩次真空熱處理之間為一火次； 步驟四、對步驟三中經(jīng)軋制后的半成品管材進(jìn)行矯直，然后切去頭尾，得到外徑為6mm 20臟，壁厚與外徑之比為O. 05 O. 125的鈦管材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鈦管材的制造方法，其特征在于，步驟一中所述鈦管坯為純鈦管還或近α型鈦合金管還。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦管材的制造方法，該方法為一、對鈦管坯進(jìn)行1～2道次的常規(guī)開坯軋制，得到半成品管材；二、將半成品管材矯直后切去頭尾，然后鏜孔、刮修去除內(nèi)外表面缺陷；三、采用多輥軋機(jī)對經(jīng)鏜孔、刮修后的半成品管材進(jìn)行1～4道次的軋制，每軋制完1～2道次后對經(jīng)軋制的半成品管材依次進(jìn)行常規(guī)除油處理、常規(guī)酸洗處理和常規(guī)真空熱處理；四、對經(jīng)軋制后的半成品管材進(jìn)行矯直，然后切去頭尾，得到外徑為6mm～20mm，壁厚與外徑之比為0.05～0.125的鈦管材。采用本發(fā)明的方法制造的鈦管材具有軸向退火織構(gòu)，徑向-切向平面具有較強(qiáng)的周向(0002)織構(gòu)，其擴(kuò)口率和壓扁結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定。
文檔編號B21C37/06GK102615138SQ20121009061
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者盧亞鋒, 吳金平, 楊英麗, 羅媛媛, 蘇航標(biāo), 贠鵬飛, 趙彬, 趙恒章, 邢健, 郭荻子 申請人:西北有色金屬研究院