本發明涉及一種大口徑厚壁無縫鈦合金筒體的制備方法，要求鈦合金筒體口徑不小于400mm，筒體壁厚不小于20mm，且筒體室溫力學性能良好，屬于金屬精密塑性成形技術領域。
背景技術：
我國目前采用傳統的擠壓或斜軋穿孔法只能生產φ114mm以下的鈦合金無縫管材。而采用反擠壓法制備的φ210mm鈦合金管坯，則壁厚均勻性較差、長度短、不能滿足使用要求。口徑超過200mm的鈦合金筒體制備則必須采用熱旋壓或鑄造手段實現，制備工藝復雜且成本較高。厚壁鈦合金筒體多采用鑄造方法加工，但鈦鑄件存在大量氣孔，及時進行后續熱等靜壓等處理，但仍不能避免鑄造殘留在筒體內的氣孔，從而導致鈦合金鑄造筒體的強度和塑性都較低，影響其使用性能及壽命。因此，需要針對現有大口徑鈦合金筒體制備工藝復雜、流程長、成本高、質量差等缺點，進行技術革新與改良。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種大口徑厚壁無縫鈦合金筒體的制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種口徑厚壁無縫鈦合金筒體的制備方法，其特征在于該方法包括以下幾個步驟：
步驟一、采用ti75合金鑄錠，在始鍛溫度為1150℃-1180℃的快鍛機上進行2-3火次開坯鍛造，得到φ420mm的ti75合金棒坯；
步驟二、將步驟一中的ti75棒坯在鍛造溫度為β相變點以下20-50℃范圍內進行反復的墩粗變形，鍛造2-6火次后得到φ400mm的ti75合金棒材；
步驟三、對步驟二中的合金棒材進行退火處理，消除殘余應力；
步驟四、將步驟三中去除殘余應力的ti75合金棒材進行內排屑深孔鉆鏜， 加工出旋壓用的倒角，獲得旋壓筒坯；
步驟五、采用旋壓設備對旋壓筒坯進行總變形率大于50％的多道次強力熱旋壓，獲得大口徑均勻厚壁無縫鈦合金筒體，多道次熱旋壓時，加熱溫度逐次降低，初道次旋壓溫度為600-900℃，中間道次旋壓溫度為500-700℃，終道次旋壓溫度為200-600℃；
步驟六、對步驟五所得的大口徑均勻厚壁無縫鈦合金筒體進行熱處理及表面清潔。
優選的，驟一與步驟二中所述棒坯鍛造過程中每火次鍛比不小于1.3。
優選的，步驟四中在合金棒材頭部加工旋壓用的倒角之前，先對步驟三種退火處理后的棒坯表面進行去氧化層處理，清除表面缺陷。
優選的，步驟五中進行多道次強力熱旋壓時，道次減薄率為110％-30％，累計減薄率為40％-65％。
優選的，步驟五中所述的旋壓設備為臥式強力旋壓機，采用雙輪反旋或正旋方式進行旋壓。
優選的，步驟五中所述的旋壓過程中所用的潤滑劑為二硫化鉬、fr2涂料或石墨乳。
優選的，步驟六中所述的經旋壓處理后得到的鈦合金筒體進行熱處理時，采用電加熱爐，加熱溫度為400-700℃處理30-90分鐘后空冷。
優選的，對步驟六中所述的鈦合金筒體進行表面清理時，先對熱處理后的筒體內外表面噴砂或拋光，再進行酸洗和水漂洗。
優選的，鈦合金筒體口徑不小于400mm、壁厚不小于20mm，室溫抗拉強度大于750mpa、延伸率大于15％，具有優異的強塑性匹配。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：與鑄造大口徑厚壁鈦合金筒體制備方法對比，可以解決大口徑鈦合金鑄造管坯氣孔率高、穩定性差、性能不符合要求等問題；與傳統大口徑厚壁鈦合金筒體的制備方法比較，采用熱 旋壓工藝，減少了材料的耗損率，且同時保證壁厚均勻。
具體實施方式
對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例1
一種大口徑厚壁無縫鈦合金筒體的制備方法，該方法包括以下幾個步驟：
步驟一、采用ti75合金鑄錠，在始鍛溫度為1160℃的快鍛機上進行3火次開坯鍛造，得到φ420mm的ti75合金棒坯；
步驟二、將步驟一中的ti75棒坯在鍛造溫度為β相變點以下40℃范圍內進行反復的墩粗變形，鍛造4火次后得到φ400mm的ti75合金棒材；
步驟三、對步驟二中的合金棒材進行退火處理，消除殘余應力；
步驟四、將步驟三中去除殘余應力的ti75合金棒材進行內排屑深孔鉆鏜，加工出旋壓用的倒角，獲得旋壓筒坯；
步驟五、采用旋壓設備對旋壓筒坯進行總變形率大于50％的多道次強力熱旋壓，獲得大口徑均勻厚壁無縫鈦合金筒體，多道次熱旋壓時，加熱溫度逐次降低，初道次旋壓溫度為700℃，中間道次旋壓溫度為600℃，終道次旋壓溫度為400℃；
步驟六、對步驟五所得的大口徑均勻厚壁無縫鈦合金筒體進行熱處理及表面清潔。
其中，驟一與步驟二中所述棒坯鍛造過程中每火次鍛為1.4；步驟四中在合金棒材頭部加工旋壓用的倒角之前，先對步驟三種退火處理后的棒坯表面進行去氧化層處理，清除表面缺陷；步驟五中進行多道次強力熱旋壓時，道次減薄率為100％，累計減薄率為55％；步驟五中所述的旋壓設備為臥式強力旋壓機，采用雙輪反旋進行旋壓；步驟五中所述的旋壓過程中所用的潤滑劑 為二硫化鉬、fr2涂料；步驟六中所述的經旋壓處理后得到的鈦合金筒體進行熱處理時，采用電加熱爐，加熱溫度為600℃處理50分鐘后空冷；對步驟六中所述的鈦合金筒體進行表面清理時，先對熱處理后的筒體內外表面噴砂，再進行酸洗和水漂洗；鈦合金筒體口徑500mm、壁厚30mm，室溫抗拉強度760mpa、延伸率18％，具有優異的強塑性匹配。
實施例2
一種大口徑厚壁無縫鈦合金筒體的制備方法，該方法包括以下幾個步驟：
步驟一、采用ti75合金鑄錠，在始鍛溫度為1170℃的快鍛機上進行2火次開坯鍛造，得到φ420mm的ti75合金棒坯；
步驟二、將步驟一中的ti75棒坯在鍛造溫度為β相變點以下45℃范圍內進行反復的墩粗變形，鍛造5火次后得到φ400mm的ti75合金棒材；
步驟三、對步驟二中的合金棒材進行退火處理，消除殘余應力；
步驟四、將步驟三中去除殘余應力的ti75合金棒材進行內排屑深孔鉆鏜，加工出旋壓用的倒角，獲得旋壓筒坯；
步驟五、采用旋壓設備對旋壓筒坯進行總變形率大于50％的多道次強力熱旋壓，獲得大口徑均勻厚壁無縫鈦合金筒體，多道次熱旋壓時，加熱溫度逐次降低，初道次旋壓溫度為750℃，中間道次旋壓溫度為650℃，終道次旋壓溫度為550℃；
步驟六、對步驟五所得的大口徑均勻厚壁無縫鈦合金筒體進行熱處理及表面清潔。
其中，驟一與步驟二中所述棒坯鍛造過程中每火次鍛比1.5；步驟四中在合金棒材頭部加工旋壓用的倒角之前，先對步驟三種退火處理后的棒坯表面進行去氧化層處理，清除表面缺陷；步驟五中進行多道次強力熱旋壓時，道次減薄率為70％，累計減薄率為55％；步驟五中所述的旋壓設備為臥式強力旋壓機，采用正旋方式進行旋壓；步驟五中所述的旋壓過程中所用的潤滑劑為二硫化鉬；步驟六中所述的經旋壓處理后得到的鈦合金筒體進行熱處理時， 采用電加熱爐，加熱溫度為680℃處理80分鐘后空冷；對步驟六中所述的鈦合金筒體進行表面清理時，先對熱處理后的筒體內外表面拋光，再進行酸洗，鈦合金筒體口徑450mm、壁厚25mm，室溫抗拉強度780mpa、延伸率20％，具有優異的強塑性匹配。
實施例3
一種大口徑厚壁無縫鈦合金筒體的制備方法，該方法包括以下幾個步驟：
步驟一、采用ti75合金鑄錠，在始鍛溫度為1165℃的快鍛機上進行3火次開坯鍛造，得到φ420mm的ti75合金棒坯；
步驟二、將步驟一中的ti75棒坯在鍛造溫度為β相變點以下45℃范圍內進行反復的墩粗變形，鍛造5火次后得到φ400mm的ti75合金棒材；
步驟三、對步驟二中的合金棒材進行退火處理，消除殘余應力；
步驟四、將步驟三中去除殘余應力的ti75合金棒材進行內排屑深孔鉆鏜，加工出旋壓用的倒角，獲得旋壓筒坯；
步驟五、采用旋壓設備對旋壓筒坯進行總變形率60％的多道次強力熱旋壓，獲得大口徑均勻厚壁無縫鈦合金筒體，多道次熱旋壓時，加熱溫度逐次降低，初道次旋壓溫度為850℃，中間道次旋壓溫度為650℃，終道次旋壓溫度為500℃；
步驟六、對步驟五所得的大口徑均勻厚壁無縫鈦合金筒體進行熱處理及表面清潔。
其中，驟一與步驟二中所述棒坯鍛造過程中每火次鍛比1.4，步驟四中在合金棒材頭部加工旋壓用的倒角之前，先對步驟三種退火處理后的棒坯表面進行去氧化層處理，清除表面缺陷；步驟五中進行多道次強力熱旋壓時，道次減薄率為75％，累計減薄率為50％；步驟五中所述的旋壓設備為臥式強力旋壓機，采用雙輪反旋進行旋壓；步驟五中所述的旋壓過程中所用的潤滑劑為石墨乳；步驟六中所述的經旋壓處理后得到的鈦合金筒體進行熱處理時，采用電加熱爐，加熱溫度為450℃處理45分鐘后空冷；對步驟六中所述的鈦合 金筒體進行表面清理時，先對熱處理后的筒體內外表面噴砂，再進行酸洗和水漂洗，鈦合金筒體口徑460mm、壁厚28mm，室溫抗拉強度760mpa、延伸率16％，具有優異的強塑性匹配。
盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。