一种Ti-6Al-4V ELI钛合金专用Ti-6Al-3V焊丝及其加工工艺的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钛合金焊丝技术领域，具体涉及一种Ti-6A1-4VELI钛合金专用 Ti-6A1-3V焊丝及其加工工艺。
【背景技术】
[0002] 载人潜水器载人舱是用多个Ti-6A1_4VELI钛合金瓜瓣或两个整体成型的半球焊 接而成，焊丝成分及焊丝质量是焊接质量的根本保证，直接关系到载人舱在水下工作的安 全性。目前还没有与Ti-6A1-4VELI钛合金匹配性优良的专用钛合金焊丝，Ti-4A1-3V钛 合金焊丝的力学性能勉强达到考核指标要求，但焊接的Ti-6A1-4VELI钛合金的焊缝质量 不能满足考核指标要求。因此，研制与Ti-6A1-4VELI钛合金匹配性优良的专用钛合金焊 丝意义重大。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种Ti-6A1-4VELI钛合金专用Ti-6A1-3V焊丝及其加工工艺，通过 调整主合金元素及杂质元素的含量，以及合理的生产工艺生产出了与Ti-6A1-4VELI钛合 金力学性能匹配性更好的钛合金焊丝，且其焊缝的各项性能均满足载人舱的指标要求。
[0004] 本发明的技术解决方案：一种Ti-6A1-4VELI钛合金专用Ti-6A1-3V焊丝的合金 成分组成wt. % 为：A1 5. 5-6. 75,V2. 5-4. 5,Fe< 0? 20, 0 < 0? 13,余量为Ti。
[0005] -种权利要求1所述的Ti-6A1-4VELI钛合金专用Ti-6A1-3V焊丝加工工艺，包 括下述步骤： a) 按照Ti-6A1-3V焊丝的设计成分计算A1-V中间合金、纯金属铝和海绵钛的原料重 量配比，然后将配好的原料装入真空自耗电弧炉，经2~3次真空自耗熔炼制成〇 500_~ 〇 800mm的钛合金铸锭； b) 将0500mm~0800mm的钛合金铸锭采用快锻机在1000~1200°C经3~4火次锻 成①150mm钛合金棒还； c) 采用0 550横列式两辊粗轧机组将〇 150mm钛合金棒坯在0相变点以下30~50°C 经12道次变形轧至〇 53mm钛合金棒材，总变形量为87. 5% ; d) 将〇 53mm钛合金棒材在0相变点以下50~70°C采用0 250横列式轧机经14道 次轧制成? 9. 5_钛合金线坯，总变形量为96. 5% ; e) 将①9. 5mm钛合金线还经过9模次拉伸成①5. 5mm钛合金线还，总变形量为66. 5% ; f) 将05. 5mm钛合金线坯进行矫直、除鳞、抛光处理后，对线坯表面进行检查修磨，消 除表面缺陷； g) 将处理后的0 5. 5mm钛合金线坯经700~800 °C保温45~60分钟，空冷热处理后， 经6模次拉伸至〇 3. 3mm钛合金丝材，总变形量为64. 0% ; h) 将0 3. 3mm钛合金丝材经碱洗、酸洗后在按照750°C保温lh，真空度> 0. 008Pa进行 真空退火处理； i) 将03. 3mm钛合金丝材采用复合转毂式矫直机进行矫直后，切成长度为l-3m的钛合 金直丝； j) 将①3. 3mm的钛合金直丝采用M1040无芯磨床磨成①3.Omm钛合金直丝成品，道次 磨削量> 〇?lmm〇
[0006] 本发明具有以下优点： 1、 本发明与俄罗斯研制的Ti-4A1-3V钛合金焊丝相比，力学性能有较大的改善和提 高，塑性指标相当的情况下，抗拉强度提升了 15. 2%; 2、 本发明与俄罗斯研制的Ti-4A1-3V钛合金焊丝相比，焊接的Ti-6A1-4VELI钛合金 焊缝质量要明显优于Ti-4A1-3V钛合金焊丝焊接的焊缝质量。焊缝强度不仅达到了研制目 标，且采用Ti-6A1-3V钛合金丝材焊接的焊缝的抗拉强度较Ti-4A1-3V钛合金丝材焊接的 焊缝抗拉强度提高了 6. 93% ; 3、 采用本发明顺利实现了载人潜水器载人舱窄间隙（TIG)焊接； 4、 利用本发明焊接的载人潜水器载人舱的焊接质量和真球度都有了显著的提升，提高 了载人潜水器在水下工作的安全性。
【具体实施方式】
[0007] 下面所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实 施例，都属于本发明保护的范围 a)按照Ti-6A1-3V焊丝的设计成分wt.%:Al6.0，V3.0，Fe< 0.20,0< 0.13,余量 为Ti。计算A1-V中间合金、纯金属铝和海绵钛的原料重量配比，然后将配好的原料装入真 空自耗电弧炉，经3次真空自耗熔炼制成0500mm~0800mm的钛合金铸锭。经化验钛合 金铸锭合金成分wt. % 为：A1 6. 1，V2. 9，Fe0. 02,0 0. 06-0. 07,余量为Ti。
[0008]b)将0600mm的钛合金铸锭采用快锻机在1000~1200°C经3火次锻成? 150mm 钛合金棒坯；第一火次在1200°C锻至〇260mm;第二火次在1KKTC锻至〇180mm;第三火次 在 1000°C锻至 〇150mm。
[0009]c)采用〇 550横列式两辊粗轧机组将①150mm钛合金棒坯在0相变点以下30~ 50°C经12道次变形轧至〇53mm钛合金棒材，道次变形量8. 57%~26. 68%，总变形量为 87. 5%〇
[0010]d)将〇 53mm钛合金棒材在0相变点以下50~70°C采用0 250横列式轧机经14 道次轧制成? 9. 5mm钛合金线坯，道次变形量9. 32%~30%，总变形量为96. 5%。
[0011]e)将09. 5mm钛合金线坯在800°C~900°C温度范围内经过9模次拉伸成05. 5mm 钛合金线坯，模次变形量6. 03%~16. 40%，总变形量为66. 5% ; f) 将05. 5_钛合金线坯按照宝钛集团有限公司研发的"钛及钛合金线丝材去除氧化 层的方法及设备（CN101269397A)"进行矫直、除鳞、抛光处理后，对线坯表面进行检查修 磨，消除表面缺陷，以确保成品丝材表面质量； g) 将处理后的0 5. 5mm钛合金线坯经700~800 °C保温45~60分钟，空冷热处理后， 在780°C~850°C温度范围内经6模次拉伸至0 3. 3mm钛合金丝材，模次变形量13. 40%~ 17. 56%,总变形量为64. 0% ; h) 将03. 3mm钛合金丝材经碱洗、酸洗去除油污后，再按照750°C保温lh，真空度 >? 0. 008Pa进行真空退火处理； i) 将03. 3mm钛合金丝材采用复合转毂式矫直机进行矫直后，切成长度为l-3m的钛合 金直丝； j) 将①3. 3mm的钛合金直丝采用M1040无芯磨床磨成①3.Omm钛合金直丝成品，道次 磨削量> 〇?lmm〇
[0012] 本发明Ti-6A1_3V钛合金03.Omm焊丝及焊接的焊缝力学性能如下，同时也列举 了Ti-4A1-3V钛合金①3.Omm焊丝及焊接的焊缝力学性能。
[0013] 表1 :Ti-6Al-3V及Ti-4A1-3V钛合金0 3.Omm焊丝室温力学性能对比
表2 :Ti-6Al-3V及Ti-4A1-3V钛合金0 3.Omm焊丝焊接的Ti-6A1-4VELI焊缝力学性 能
上述试验数据说明，本发明通过提高焊丝中A1元素的含量，控制V元素的含量。进而 达到通过A1元素在钛合金中固溶强化a相，提高合金的室温强度和热强性能。杂质元素 Fe在钛及钛合金中属于慢共析的0稳定元素，本发明通过对杂质元素Fe含量的控制，降低 钛的相变点，进而达到固溶强化和稳定0相的作用。杂质元素〇在钛及钛合金 中属于间隙型的a稳定元素，本发明通过对杂质元素〇含量的控制，不仅可以提高钛合金 的室温抗拉强度，还可以提高钛合金的弹性模量。
【主权项】
1. 一种Ti-6A1-4V ELI钛合金专用Ti-6A1-3V焊丝，其特征在于所述焊丝的合金成分 组成 wt. % 为：Al 5. 5-6. 75, V 2. 5-4. 5, Fe <0? 20, O <0? 13,余量为 Ti。2. -种权利要求1所述的Ti-6A1-4V ELI钛合金专用Ti-6A1-3V焊丝加工工艺，其特 征在于包括下述步骤： a) 按照Ti-6A1-3V焊丝的设计成分计算Al-V中间合金、纯金属铝和海绵钛的原料重 量配比，然后将配好的原料装入真空自耗电弧炉，经2~3次真空自耗熔炼制成? 500_~ ? 800mm的钛合金铸锭； b) 将?500mm~?800mm的钛合金铸锭采用快锻机在1000~1200°C经3~4火次锻 成①150mm钛合金棒还； c) 采用0550横列式两辊粗轧机组将?150mm钛合金棒坯在0相变点以下30~50°C 经12道次变形轧至? 53mm钛合金棒材，总变形量为87. 5% ; d) 将? 53mm钛合金棒材在0相变点以下50~70°C采用0 250横列式轧机经14道 次轧制成?9. 5_钛合金线坯，总变形量为96. 5% ; e) 将(69. 5mm钛合金线还经过9模次拉伸成(65. 5mm钛合金线还，总变形量为66. 5% ; f) 将?5. 5mm钛合金线坯进行矫直、除鳞、抛光处理后，对线坯表面进行检查修磨，消 除表面缺陷； g) 将处理后的?5. 5mm钛合金线坯经700~800 °C保温45~60分钟，空冷热处理后， 经6模次拉伸至? 3. 3mm钛合金丝材，总变形量为64. 0% ; h) 将?3. 3mm钛合金丝材经碱洗、酸洗后在按照750°C保温lh，真空度> 0. 008Pa进行 真空退火处理； i) 将?3. 3mm钛合金丝材采用复合转毂式矫直机进行矫直后，切成长度为l-3m的钛合 金直丝； j) 将(63. 3mm的钛合金直丝采用M1040无芯磨床磨成(63. Omm钛合金直丝成品，道次 磨削量>〇?Imm0
【专利摘要】一种Ti-6Al-4V ELI钛合金专用Ti-6Al-3V焊丝及加工工艺，其合金成分组成wt.%为：Al 5.5-6.75，V 2.5-4.5，Fe＜ 0.20，O＜ 0.13，余量为Ti。其加工工艺包括下述步骤：a）按照焊丝的设计成分计算Al-V中间合金、纯金属铝和海绵钛的原料重量配比，真空自耗熔炼成铸锭；b）将铸锭锻成棒坯；c）将棒坯轧制成棒材；d）将棒材轧制成线坯；e）将线坯拉伸；f）将线坯矫直、除鳞、抛光、修磨；g）将线坯热处理后拉伸成丝材；h）将丝材碱洗、酸洗后真空退火处理；i）将丝材矫直后切成直丝；j）将直丝磨成成品。本发明通过调整主合金元素及杂质元素的含量，以及合理的生产工艺生产出了与Ti-6Al-4V ELI钛合金力学性能匹配性更好的钛合金焊丝，且其焊缝的各项性能均满足载人舱的指标要求。
【IPC分类】B23K35/40, C22C14/00, B23K35/32
【公开号】CN104923968
【申请号】CN201510352696
【发明人】薛虎明, 雒水会, 马元杰, 王永梅, 张小博, 张永强, 乔璐, 杨国庆
【申请人】宝鸡钛业股份有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月24日