一种高性能钛合金线材的制备方法与流程

本发明涉及一种钛合金的加工工艺，特别是一种高性能钛合金线材的制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着工业技术的进步和对高性能材料需求的增加，钛合金作为一种重要的结构材料得到了广泛应用。其中，高性能钛合金线材因其优异的机械性能、耐腐蚀性能和热稳定性，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。常规钛合金性能要求为：rp0.2≥825，rm≥895、伸长率≥10、断面收缩率≥25。

2、然而，目前市场上存在的钛合金线材制备方法仍然存在一些问题。传统的钛合金线材制备方法通常采用拉拔和热连轧方式。

3、拉拔工艺是将钛锭进行热轧成棒料，可以分为两大类：冷拉拔加工工艺和热拉拔加工工艺。钛合金线材在热拉拔时，由于钛合金的拉伸塑性低，因此要以较小的道次变形量进行连续拉伸，总变形率小，还必须经过多次中间退火，得到的钛合金线材变形抗力低，变形相对容易，但表面质量和强度却得不到保证，在变形区的高压条件下，拉模表面与钛合金之间强烈滑动，从而将润滑剂挤出，使金属粘附或者焊死在拉模表面上，导致擦伤线材表面，中断拉伸过程。钛合金在冷拉拔则会发生加工硬化的现象，而且加工过程中道次加工量不能过大，一般不超过15％，加工难度大。综上，钛合金拉拔工艺过程，存在加工复杂、加工难度大、表面质量不佳的问题。

4、采用热连轧工艺，因钛合金的导热系数小，低温时变形抗力大，传统热连轧往往需要通过提高加热温度来实现。通常热连轧工艺的加热温度通常在相变点温度100℃以上，极易导致钛合金在加热和轧制过程中产生相变，产生过热组织，晶粒生长不均匀，降低钛合金的机械性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种高性能钛合金线材的制备方法。本发明具有提高钛合金线材的表面质量和机械性能的特点。

2、本发明的技术方案：一种高性能钛合金线材的制备方法，包括加热步骤，加热步骤中，采用架空进料的方式加热，使得钛合金坯料与底架之间留有至少3cm的空隙。

3、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，所述架空进料的方式具体为：在底架上设有至少两块支撑块，将钛合金坯料置于支撑块上，使得钛合金坯料与底架之间留有3-8cm的空隙，使得钛合金坯料处于悬空状态。

4、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，所述加热步骤中，采用多段逐步升温的方式将钛合金加热至均热段温度。

5、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，所述所述加热步骤中，加热区域包括预热段、加热1段、加热2段、加热3段和均热段，所述预热段的加热温度≤600℃，加热1段的加热温度为600-610℃，加热2段的加热温度为600-610℃、加热3段的加热温度为690-710℃，均热段的加热温度为850-860℃。

6、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，还包括轧制步骤，所述轧制步骤包括粗轧连轧、中频补温和连轧机组连轧。

7、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，所述中频补温，是使用中频感应加热进行补温，补温温度为70-90℃。

8、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，所述粗轧连轧的进口线速度为0.20-0.30m/s。

9、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，所述连轧机组连轧包括粗中轧连轧、中轧连轧、精轧连轧、预精轧连轧和45°高线轧连轧。

10、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，所述连轧机组连轧的进口线速度为0.25-0.30m/s。

11、前述的一种高性能钛合金线材的制备方法中，所述连轧机组连轧的初轧温度为850-900℃，终轧温度为850-900℃。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

13、本发明通过架空的进料方式进行加热，确保钛合金坯料在加热过程中不发生相变；在轧制生产过程中采用中频感应加热补温措施，降低钛合金轧制变形抗力；采用一定的轧制速度，确保钛合金坯料在轧制过程温度受控，钛合金成品获得细晶组织。最终钛合金产品的细晶组织为：心部晶粒尺寸≤6um；机械性能：屈服强度(rp0.2)≥850mpa，抗拉强度(rm)≥920mpa，延伸率(a)≥10％，断面收缩率(z)≥25％。机械性能高。

14、因此，本发明提供一种新的高性能钛合金线材的制备方法，该方法简化传统工艺，获得钛合金线材的细晶组织，提高钛合金线材的表面质量和机械性能。

技术特征：

1.一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：包括加热步骤，加热步骤中，采用架空进料的方式加热，使得钛合金坯料与底架之间留有至少3cm的空隙。

2.根据权利要求1所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：所述架空进料的方式具体为：在底架(3)上设有至少两块支撑块(4)，将钛合金坯料(1)置于支撑块(4)上，使得钛合金坯料(1)与底架(3)之间留有3-8cm的空隙，使得钛合金坯料(1)处于悬空状态。

3.根据权利要求1所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：所述加热步骤中，采用多段逐步升温的方式将钛合金加热至均热段温度。

4.根据权利要求1所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：所述所述加热步骤中，加热区域包括预热段、加热1段、加热2段、加热3段和均热段，所述预热段的加热温度≤600℃，加热1段的加热温度为600-610℃，加热2段的加热温度为600-610℃、加热3段的加热温度为690-710℃，均热段的加热温度为850-860℃。

5.根据权利要求1所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：还包括轧制步骤，所述轧制步骤包括粗轧连轧、中频补温和连轧机组连轧。

6.根据权利要求5所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：所述中频补温，是使用中频感应加热进行补温，补温温度为70-90℃。

7.根据权利要求5所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：所述粗轧连轧的进口线速度为0.20-0.30m/s。

8.根据权利要求5所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：所述连轧机组连轧包括粗中轧连轧、中轧连轧、精轧连轧、预精轧连轧和45°高线轧连轧。

9.根据权利要求5所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：所述连轧机组连轧的进口线速度为0.25-0.30m/s。

10.根据权利要求5所述的一种高性能钛合金线材的制备方法，其特征在于：所述连轧机组连轧的初轧温度为850-900℃，终轧温度为850-900℃。

技术总结本发明公开了一种高性能钛合金线材的制备方法，包括加热步骤，加热步骤中，采用架空进料的方式加热，使得钛合金坯料与底架之间留有至少3cm的空隙。本发明具有提高钛合金线材的表面质量和机械性能的特点。技术研发人员：胡星鑫,周一玲,翁泉荣,张建林,孙叶胜,曾星喆,齐丹,侯旭东受保护的技术使用者：浙江富钢集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16