專利名稱：高性能鈦合金管配方及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高性能鈦合金管的配方及加工工藝。
背景技術(shù)：
鈦合金具有極為優(yōu)良的耐腐蝕和機械性能，但其加工的工藝要求高，加工成本也高。因此通過配方的改進(jìn)和工藝的創(chuàng)新來克服這一不足。
中國專利87105786涉及到高強度高韌性鈦基合金，含有(重量百分比)3-7％Mo，3-7％V，1.75-4.0％Al，≤6％Cr，≤2.5％Zr，≤2.5％Fe，余量為含≤0.2％的二氧化鈦，Mo和V含量總和為8-12％，Cr和Fe含量總和≤6％。Mo、V、Cr、Al含量分別為5％、5％、2％、3％的鈦合金鍛棒，通過適當(dāng)熱處理，拉伸強度δ達(dá)1224MPa，可用作航天或航空高強結(jié)構(gòu)體、超高速離心機轉(zhuǎn)子等。
中國專利94117831是一種鈦合金及其制造方法。將含Al4.5％，V3％、Fe2％、Mo2％、O0.1％、結(jié)晶組織為α+β型的板狀鈦合金材料以放電成型法作成坯件。以800℃的金屬模加壓，作超塑性加工，作成所定形狀、尺寸后，機械加工。接著，對此坯件在氬氣氛中，825℃下作固溶處理2小時，油冷。再在真空中，500℃下作時效硬化處理3小時。然后，用氧化鋁系研磨劑拋光，結(jié)果，得到平均晶粒粒徑3μm的具有細(xì)小α+β等軸二相組織的鈦合金。該合金具有完全的拋光鏡面，HV硬度為440，可用于鐘表外裝飾等。
中國專利97190564高強度鈦合金、由該合金制成的上述制品，以及用于制造這些制品的方法。上述目的是通過含有Fe0.20-0.8％(質(zhì)量)和O0.20-0.6％(質(zhì)量)、或者含有Fe0.2-1.0％(質(zhì)量)、O0.15-0.60％(質(zhì)量)和Si0.20-1.0％(質(zhì)量)、余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鈦合金實現(xiàn)的。使用該合金，在材料溫度為(β相變點-200℃)以上的狀態(tài)下熱鍛壓、然后冷卻，可以制成要求強度的各種制品。
中國專利99803452涉及一種具有含少量聚集體間組織的層狀顯微組織的兩相鋁化鈦合金。該合金可含位于聚集組織邊界處的細(xì)小顆粒，如硼化物顆粒和/或晶界等軸組織。該合金可含合金添加劑如，≤10at％的W、Nb和/或Mo。該合金可不含Cr、V、Mn、Cu和/或Ni，而可含(at％)45-55％的Ti、40-50％的Al、1-5％的Nb、0.3-2％的W、最多1％的Mo和0.1-0.3％的B。該合金可含(％重量)57-60％的Ti、30-32％的Al、4-9％的Nb、最多2％的Mo、2-8％的W和0.02-0.08％的B。
中國專利02138024涉及一種溫加工制造鈦及鈦合金管的方法，屬于金屬管材軋制技術(shù)。它依次包括，管坯表面機加工處理；管坯預(yù)熱到環(huán)境溫度至再結(jié)晶溫度之間；管坯在再結(jié)晶溫度以上高變形速率軋制；軋制件快速冷卻等4個步驟。本發(fā)明克服了已有技術(shù)的工序多、成材率低、制造成本高、管材質(zhì)量不穩(wěn)定等不足。本發(fā)明的延伸系數(shù)在10～16之間，軋出速度在5m/min～20m/min之間，由空心管坯到管材的成材率可達(dá)80％以上。本發(fā)明是目前一種區(qū)別于熱軋加工和冷軋加工，而采用溫加工制造鈦及鈦合金管的先進(jìn)方法。
中國專利01821811通過冷加工步驟和時效處理步驟獲得的鈦合金，在冷加工步驟中，對包含Va族元素且其余基本為鈦的原料鈦合金實施10％或更大的冷加工；在時效處理步驟中，使冷加工步驟之后獲得的冷加工件經(jīng)受時效處理，以便在150℃至600℃范圍內(nèi)的處理溫度下使參數(shù)“P”落在8.0至18.5的范圍內(nèi)；其抗拉彈性極限強度為950MPa或更大，且其彈性變形能力為1.6％或更大。該鈦合金的高彈性變形能力和高抗拉彈性極限強度可以被廣泛地應(yīng)用于各種產(chǎn)品。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)仍存在工藝復(fù)雜，配方復(fù)雜的不足。要具有更好的加工工藝性能仍有很大的改進(jìn)余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種鈦合金的配方并采用冷加工制造鈦及鈦合金管的方法。是一種區(qū)別于熱軋加工的工藝，并能保證加工工藝的簡化和成品的性能。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的鈦合金管的配方是，Al、2.5-3.5wt％ V、2.0-3.0wt％的，余量為Ti.
本發(fā)明的改進(jìn)是該合金可含F(xiàn)e≤0.25wt％，N≤0.08wt％，H≤0.01wt％可以保證抗拉強度為≥620Mpa，殘余伸長應(yīng)力為≥480Mpa，伸長率≥150％。尤其是含有Fe0-0.25wt％，N0-0.08wt％。
本發(fā)明的冷加工制造鈦及鈦合金管的方法，即工藝是經(jīng)350℃至600℃的溫度范圍內(nèi)經(jīng)0.5-2小時處理后并退火后進(jìn)行精軋。軋制后經(jīng)300℃至400℃的溫度范圍內(nèi)在0.5-1小時的處理退火用以消除應(yīng)力。
采用兩道退火工藝，軋制時降低硬度，提高韌性，改變組織結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒度等提高性能，本發(fā)明實際上是精軋工藝，合理的兩道退火工藝可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明的改進(jìn)還包括退火后進(jìn)行精軋可以在室溫或退火溫度下降過程中，精軋后進(jìn)行第二次退火，此有利于產(chǎn)品的加工效率。
本發(fā)明的延伸率在150-200％，軋出速度在較高2m/min～8m/min之間，由空心管坯到管材的成材率可達(dá)90％以上。本發(fā)明是目前一種區(qū)別于熱軋加工的冷軋加工，可以進(jìn)行10％變形量或更大變形量的冷加工。性能比普通鈦合金管高10％以上。
本發(fā)明的配方比較簡單而且用本發(fā)明的加工條件下性能可靠，二次退火均只需要較低的處理溫度，能耗低。而且用精軋工藝產(chǎn)品的精度高。其抗拉彈性極限強度為較大，且其彈性變形能力為15％以上。該鈦合金的高彈性變形能力和高抗拉彈性極限強度可以被廣泛地應(yīng)用于各種場合。
具體實施例方式
鈦合金的配方并采用冷加工制造鈦及鈦合金管的方法。是一種區(qū)別于熱軋加工的工藝，并能保證加工工藝的簡化和成品的性能。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的鈦合金及管材的配方是，例出了9種1 2 3 4 5 6 7 8 9Al、 2.53 3.52.53 3.52.53 3.5V、 3.02.52.02.02.53.02.53.02.0Ti94.5 94.5 94.5 95.5 94.5 93.2 94.72 93.8 94.34Fe0 0 0 0 0 0.25 0.25 0.15 0.15N 0 0 0 0 0 0.05 0.03 0.05 0.01當(dāng)然，合金中仍存在微量的不可脫盡的雜質(zhì)。
1-3號樣品的抗拉強度為700-800Mpa，殘余伸長應(yīng)力為≥480Mpa，7-9號樣品的伸長率≥25％。本發(fā)明的冷加工制造鈦及鈦合金管的方法的實施例第一次350℃、450℃、550℃、600℃的溫度在0.5-2小時的范圍內(nèi)退火后進(jìn)行精軋沒有顯著差別，而退火的時間可以延長至3-4小時，也沒有超出枯發(fā)明的范圍，溫度低時退火的溫度應(yīng)該更長。軋制后經(jīng)300℃至400℃的溫度在0.5-2小時的范圍內(nèi)退火用以消除應(yīng)力。
采用兩道退火工藝，軋制時降低硬度，提高韌性，改變組織結(jié)構(gòu)，細(xì)化晶粒度等提高性能，本發(fā)明實際上是精軋工藝，合理的兩道退火工藝可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明工藝的改進(jìn)退火后進(jìn)行精軋可以在室溫或退火溫度下降過程中，例如在0℃至300℃時精軋，精軋后進(jìn)行第二次退火，此有利于產(chǎn)品的加工效率。
尤其是在室溫至150℃時精軋更好。
權(quán)利要求
1.鈦合金管的配方，其特征是Al、2.5-3.5wt％V、2.0-3.0wt％的，余量為Ti.
2.如權(quán)利要求1所述鈦合金管的配方，其特征是合金可含F(xiàn)e0-0.25wt％，N0-0.08wt％。
3.冷加工制造鈦及鈦合金管的方法，其特征是經(jīng)350℃至600℃的溫度范圍在0.5-2小時的處理并經(jīng)退火后進(jìn)行精軋，軋制后經(jīng)300℃至400℃的溫度在0.5-1小時的范圍內(nèi)退火用以消除應(yīng)力。
4.如權(quán)利要求3所述冷加工制造鈦及鈦合金管的方法，其特征是退火后進(jìn)行精軋可以在室溫或退火溫度下降過程中進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求3所述冷加工制造鈦及鈦合金管的方法，其特征是軋出速度在較高2m/min～8m/min之間。
全文摘要
鈦合金管的配方，Al、2.5－3.5wt％V、2.0－3.0wt％的，余量為Ti，冷加工制造鈦及鈦合金管的方法，經(jīng)350℃至600℃的溫度范圍在0.5－2小時的處理并經(jīng)退火后進(jìn)行精軋，軋制后經(jīng)300℃至400℃的溫度在0.5－1小時的范圍內(nèi)退火用以消除應(yīng)力。本發(fā)明的配方比較簡單而且用本發(fā)明的加工條件下性能可靠，二次退火均只需要較低的處理溫度，能耗低。而且用精軋工藝產(chǎn)品的精度高。其抗拉彈性極限強度為較大，且其彈性變形能力為15％以上。
文檔編號F16L9/02GK1718798SQ20041004119
公開日2006年1月11日 申請日期2004年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者黃忠偉 申請人:黃忠偉