Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材及其加工方法
【专利摘要】本发明涉及一种Ti-5Mo-5V-6Cr-3Al的钛合金挤压管材及其加工方法。该钛合金挤压管材，主要合金元素的重量百分比含量为：Mo4.5%～5.7%，V4.5%～5.7%，Cr5.5%～6.5%，Al2.5%～3.5%，余量为钛。管材在大吨位的挤压机上制备，由于其具有较高的抗拉强度、韧性和良好的焊接性能，可广泛应用于航空、航天、石油、化工等领域。
【专利说明】T 1-5Mo-5V-6Cr-3A I钛合金挤压管材及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种T1-5Mo-5V-6Cr-3Al的钛合金挤压管材及其加工方法，属于新型亚稳定β钛合金领域。
【背景技术】
[0002]目前，钛合金管主 要采用TAl、TA2、TA9、TA10、T1-3Al-2V等低强度钛合金材料，基于其本身强度的局限性，一般多用于化工或其他工作压力较低的设备。而工作压力比较大的设备领域，如航空航天或部分石油化工等设备，多采用高强钢管。高强钢的质量大、耐蚀性能不佳，减弱了飞机或舰船的承载能力，因此，有必要开发高强高韧钛合金挤压管材的制备工艺。T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材加工工艺就是在这种背景下开发的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种通式为T1-5Mo-5V-6Cr-3Al的钛合金挤压管材及其生产工艺，其具有工艺流程简单、操作容易、性能稳定及可批产等特点。
[0004]一种通式为T1-5Mo-5V-6Cr_3Al的钛合金挤压管材，其主要合金元素的重量百分比含量(wt%)为:Mo4.5% ~5.7%, V4.5% ~5.7%, Cr5.5% ~6.5%, A12.5% ~3.5%，余量为钛。
[0005]所述的钛合金挤压管材中还含有Fe、C、N、H和O元素，其重量百分比为:Fe〈0.30%、C〈0.05%、Ν〈0.04%、Η〈0.015% 和 0〈0.15%。
[0006]一种通式为T1-5Mo-5V-6Cr_3Al的钛合金挤压管材的加工方法，包括如下步骤:
[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%，余量为钛；
[0008](2)将配料压制成电极，在真空自耗电炉中经3次熔炼成铸锭；
[0009](3)铸锭在1000~1200°C锻造，得到棒材；
[0010](4)棒坯下料，采用油压机冲孔，对得到的管坯采用紫铜包套；
[0011](5)管坯在900~1150°C挤压，得到4~15mm壁厚的管材；
[0012](6)在450~650°C保温I~8小时，进行时效处理；
[0013](7)性能检测及压力试验，合格后，得到成品。
[0014]步骤(1)中，配料中还可包含:Fe<0.30%, C<0.05%, N<0.04%, H<0.015%, 0〈0.15%。
[0015]步骤(2)中，将配料在2000吨油压机上压制成电极，在真空自耗电炉中经3次熔炼成铸锭；铸锭的直径为Φ550~400mm。
[0016]步骤(3)中，铸锭在1000~1200°C加热I~3小时，锻造棒材的直径为Φ400~300mmo
[0017]步骤(4)中，棒坯下料后在2000吨油压机冲孔，对管坯Φ400~300mm(外径)X Φ50~IIOmm(内径)XLmm的内外表面均采用紫铜包套。
[0018]步骤(5)中，管坯在900~1150°C加热0.5~2小时，在5000吨挤压机上获得Φ80~120mm(外径)X4~15mm(壁厚)XL mm管材。
[0019]根据本发明制备的T1-5Mo-5V-6Cr_3Al钛合金挤压管材，与市场上已有的钛合金管性能相比，本发明制备的钛合金管在强度上具有非常明显的优势，焊接系数达到0.9以上。
[0020]本发明的高强钛合金挤压管材在大吨位的挤压机上制备，由于其具有较高的抗拉强度、韧性和良好的焊接性能，可广泛应用于航空、航天、石油、化工等领域。
【具体实施方式】
[0021]以下结合实施例具体说明本发明，但本发明并不限于该实施例。
[0022]实施例1
[0023]按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)为:Mo4.8，V4.9，Cr6.0, A13.1，Fe0.11，C0.008，N0.010，H0.0015，00.10，余量为钛。将配料在2000吨油压机上压制成电极，在真空自耗电炉经三次熔炼得到铸锭，真空自耗电炉的温度大约2000°C左右，铸锭的直径为Φ510mm。铸锭在1150°C加热2小时，锻造成Φ350mm棒材，棒坯下料后，在2000吨油压机冲孔，获得管坯Φ350X Φ85X 500mm，然后对管坯内外表面采用紫铜包套，在1100°C加热后，在5000吨挤压机上获得Φ99ΧΦ85ΧL mm管材，在600°C时效2小时，得到样品
1
[0024]重复上述相同的步骤，分别获得TAl、TA2、TA9、TAlO及Ti_3Al_2V (成分如表1所示)等5个牌号的相同尺寸的挤压管材，制备比较样品I~5。
[0025]将样品1和比较样品1~5加工成Φ 5mm的常规拉伸试样。试验在AG50KNE试验机上完成。钛合金的力学性能如表2所示。结果表明，通过本发明的工艺制备的挤压管材，即样品1，与比较样品1~5比较，发现本发明制备的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al高强钛合金挤压管材具有非常明显的强度优势，管材的断面收缩率较高。
[0026]表1比较样品I1~5合金的成分
[0027]
【权利要求】
1.一种T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材，其特征在于:主要合金元素的重量百分比含量为:Mo4.5% ~5.7%, V4.5% ~5.7%, Cr5.5% ~6.5%, A12.5% ~3.5%,余量为钛。
2.根据权利要求1所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材，其特征在于:所述的钛合金挤压管材中还含有Fe、C、N、H和O元素，其重量百分比为:Fe〈0.30%、C〈0.05%、Ν〈0.04%、Η<0.015%和 0〈0.15%。
3.一种T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材的加工方法，包括如下步骤:
(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%，余量为钛； (2)将配料压制成电极，在真空自耗电炉中经3次熔炼成铸锭； (3)铸锭在1000~1200°C锻造，得到棒材； (4)棒坯下料，采用油压机冲孔，对得到的管坯采用紫铜包套； (5)管坯在900~1150°C挤压，得到4~15mm壁厚的管材； (6)在450~650°C保温I~8小时，进行时效处理； (7)性能检测及压力试验，合格后，得到成品。
4.根据权利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材的加工方法，其特征在于:配料中还包含:Fe<0.30%, C〈0.05%, Ν〈0.04%, Η〈0.015%, 0〈0.15%。
5.根据权利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材的加工方法，其特征在于:所述的铸锭的直径为Φ550~400mm。
6.根据权利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材的加工方法，其特征在于:所述的棒材的直径为400~300mm。
7.根据权利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材的加工方法，其特征在于:所述的管还的内径为50~1lOmm,所述管还的内外表面均采用紫铜包套。
8.根据权利要求3所述的T1-5Mo-5V-6Cr-3Al钛合金挤压管材的加工方法，其特征在于:所述的管材的外径为80~120mm。
【文档编号】C22C14/00GK103898355SQ201210568280
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月24日 优先权日:2012年12月24日
【发明者】魏衍广, 陶海明, 崔雪飞, 罗峥, 陈海珊 申请人:北京有色金属研究总院