CN111496003B

CN111496003B - 一种tb9钛合金丝棒材及其制作方法

Info

Publication number: CN111496003B
Application number: CN202010321768.4A
Authority: CN
Inventors: 雷雨; 曹继敏; 樊亚军; 罗乾伟; 贺峰; 王戈
Original assignee: Xi'an Shengtai Metal Materials Co ltd
Current assignee: Xi'an Shengtai Metal Materials Co ltd
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2040-04-22
Also published as: CN111496003A

Abstract

本发明实施例提供了一种TB9钛合金丝棒材及其制作方法，通过加热温度、道次变形量以及拉拔线速度，控制钛合金丝棒材尺寸，表面质量及组织。采用本发明方法制备的TB9钛合金丝棒材组织细小，晶粒度优于6级，且丝棒材的边缘部位、二分之一半径处，心部组织的晶粒度评级差别＜1级。组织均匀，晶粒尺寸细小的TB9丝棒材在固溶时效热处理后，其横断面性能均匀一致，可有效提高服役寿命。

Description

一种TB9钛合金丝棒材及其制作方法

技术领域

本发明属于钛合金加工技术领域，具体涉及一种TB9钛合金丝棒材及其制作方法。

背景技术

TB9钛合金是一种高合金化、高强度的亚稳定β型钛合金，其名义成分为Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr，该牌号钛合金具备比强度高、耐腐蚀性好、力学性能优异等综合性能，同时其热处理性能高等优良，经过固溶时效处理后，其抗拉强度可达到1241～1448MPa，断裂韧性58～66MPa·m1/2，可作为弹簧材料，在固溶状态条件下具有良好的冷加工成形性，可加工成板材、棒材和丝材等产品，广泛应用于航空弹簧、汽车摩托车弹簧、高强度紧固件、扭力杆及军工等领域。

TB9合金β稳定化元素含量高，变形抗力大。

由于钛合金丝棒材表面亲和力大、变形热大、热容大，加工过程丝材与模具摩擦、升温、产生积削瘤，划伤表面，增大拉丝阻力，出现表面裂纹，采用常规的制备方法很难大批量、稳定生产出表面光洁无划伤无裂纹、组织细小、性能稳定的丝棒材。

发明内容

为了解决采用常规的制备方法很难大批量、稳定生产出表面光洁无划伤无裂纹、组织细小、性能稳定的丝棒材的技术问题，本发明提供了一种TB9钛合金丝棒材及其制作方法，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

采用本发明实施例提供的一种TB9钛合金丝棒材的制作方法，可以成功生产出表面质量优良，显微组织细小，固溶时效处理后力学性能达标的TB9丝棒材，本发明实施例提供了一种TB9钛合金丝棒材的制作方法，包括以下步骤：

获取TB9钛合金棒坯。

对所述TB9钛合金棒坯进行加热，轧制加热温度大于相变以上130-200℃，加热时间为60-100min，得到热处理棒坯。

对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料。

利用管式热拉炉热拉拔所述轧条坯料，获得目标规格丝棒材。其中，热拉拔温度大于TB9钛合金相变点以上30～90℃，热拉拔次数为8-15道次，热拉拔单道次变形量为7％～18％，累计变形量为64％～86％，热拉拔丝棒材的拉拔线速度在0.5～4m/min，目标规格丝棒材的直径为φ4～φ8mm。

可选的，利用管式热拉炉热拉拔所述轧条坯料，获得目标规格丝棒材中，采用石墨乳润滑保护所述轧条坯料。

可选的，所述管式热拉炉的规格为4-5m。

可选的，对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料中，轧制所采用的设备为横列式轧机。

可选的，对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料中，单火次变形量97％～99％，每道次变形量为8％～25％。

可选的，所述加热温度大于相变以上150-190℃。

可选的，所述热拉拔温度大于TB9钛合金相变点以上40～80℃。

可选的，对所述TB9钛合金棒坯进行加热中，所使用的加热设备为箱式电阻炉。

可选的，所述TB9钛合金棒坯的组分为Al：3％-4％，V：7.5％-8.5％，Cr：5.5％-6.5％，Mo：3.5％-4.5％，Zr：3.5％-4.5％，余量为Ti。

一种TB9钛合金丝棒材，其特征在于，由上述的TB9钛合金丝棒材的制作方法制得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实施例提供了一种TB9钛合金丝棒材的热拉拔方法，通过加热温度、道次变形量以及拉拔线速度，控制钛合金丝棒材尺寸，表面质量及组织。采用本发明方法制备的TB9钛合金丝棒材组织细小，晶粒度优于6级，且丝棒材的边缘部位、二分之一半径处，心部组织的晶粒度评级差别＜1级。组织均匀，晶粒尺寸细小的TB9丝棒材在固溶时效热处理后，其横断面性能均匀一致，可有效提高服役寿命。

附图说明

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种医用钛板的精整加工方法流程图；

图2是本发明制备得到的TB9钛合金丝棒材(φ8mm)的横向组织金相图；

图3是本发明制备得到的TB9钛合金丝棒材(φ6mm)的横向组织金相图；

图4是本发明制备得到的TB9钛合金丝棒材(φ4mm)的横向组织金相图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

请参见图1。本发明实施例提供了一种TB9钛合金丝棒材的制作方法，包括以下步骤：

S110.获取TB9钛合金棒坯。

S120.对所TB9钛合金棒坯进行加热，轧制加热温度大于相变以上130-200℃，加热时间为60-100min，得到热处理棒坯。

具体的，相变点以上130℃～200℃进行加热可使轧制坯料组织得到均匀化处理，使各部位组织均匀，该温度下TB9钛合金组织为β相组织，变形抗力较小，利于变形加工，同时合理的加热时间控制可避免晶粒过分长大的情况出现。

S130.对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料。

S140.利用管式热拉炉热拉拔所述轧条坯料，获得目标规格丝棒材。其中，热拉拔温度大于TB9钛合金相变点以上30～90℃，热拉拔次数为8-15道次，热拉拔单道次变形量为7％～18％，累计变形量为64％～86％，热拉拔丝棒材的拉拔线速度在0.5～4m/min，目标规格丝棒材的直径为φ4～φ8mm。

优选的，利用管式热拉炉热拉拔所述轧条坯料，获得目标规格丝棒材中，采用石墨乳润滑保护所述轧条坯料。

优选的，所述管式热拉炉的规格为4-5m。

优选的，对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料中，轧制所采用的设备为横列式轧机。

优选的，对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料中，单火次变形量97％～99％，每道次变形量为8％～25％。

优选的，所述加热温度大于相变以上150-190℃。

优选的，所述热拉拔温度大于TB9钛合金相变点以上40～80℃。

优选的，对所TB9钛合金棒坯进行加热中，所使用的加热设备为箱式电阻炉。

一种TB9钛合金丝棒材，由上述的TB9钛合金丝棒材的制作方法制得。

实施例2

TB9钛合金组分为：Al：3％-4％，V：7.5％-8.5％，Cr：5.5％-6.5％，Mo：3.5％-4.5％，Zr：3.5％-4.5％，余量为Ti。

步骤1，选取规格为Φ70mm的TB9钛合金棒坯，置于箱式电阻炉中，在相变点以上200℃加热，炉内保温时间为100min，采用13道次轧制到Φ13.5mm，每道次变形量为8％～25％。

步骤2，将经步骤1轧制得到的轧条坯料在管式热拉炉中加热，加热温度选在相变点以上60～90℃，加热方式为连续通过式加热，拉拔线速度取2.5～4m/min，采用9道次热拉拔到Φ8mm，每道次变形量为13％～18％。

步骤3，将经步骤2热拉拔的丝棒材在管式热拉炉中加热进行在线热处理，即得到目标规格的TB9钛合金棒丝材。取样进行固溶时效热处理后，测得试样的力学性能数据，满足标准要求，见下表。

名称	规格/mm	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/％	Z/％
						标准要求	Φ4.75-Φ9.52	1276～1413	/	10	20
时效态	Φ8	1381	1213	14	29.6
						时效态	Φ8	1368	1201	15	32

请参见图2，图2是本发明制备得到的TB9钛合金丝棒材(φ8mm)的横向组织高倍图。实施例2所得TB9钛合金丝棒材，组织细小均匀，所得TB9钛合金棒材的边部晶粒度7级，心部晶粒度7级，组织边部、心部晶粒度评级差别为0级。

实施例3

步骤1，选取规格为Φ60mm的TB9钛合金棒坯，置于箱式电阻炉中，在相变点以上150℃加热，炉内保温时间为80min，采用12道次轧制到Φ10.5mm，每道次变形量为8％～25％。

步骤2，将经步骤1轧制得到的轧条坯料在管式热拉炉中加热，加热温度选在相变点以上40～70℃，加热方式为连续通过式加热，拉拔线速度取1.5～3m/min，采用9道次热拉拔到Φ6mm，每道次变形量为9％～14％。

名称	规格/mm	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/％	Z/％
						标准要求	Φ4.75～Φ9.52	1276～1413	/	10	20
时效态	Φ6	1368	1192	14	25
						时效态	Φ6	1362	1289	14.5	26

请参见图3，图3是本发明制备得到的TB9钛合金丝棒材(φ6mm)的横向组织高倍图。实施例3所得TB9钛合金丝棒材，组织细小均匀，所得TB9钛合金棒材的边部晶粒度7级，心部晶粒度7级，组织边部、心部晶粒度评级差别为0级。

实施例4

步骤1，选取规格为Φ50mm的TB9钛合金棒坯，置于箱式电阻炉中，在相变点以上130℃加热，炉内保温时间为60min，采用11道次轧制到Φ9.5mm，每道次变形量为8％～25％

步骤2，将经步骤1轧制得到的轧条坯料在管式热拉炉中加热，加热温度选在相变点以上30～60℃，加热方式为连续通过式加热，拉拔线速度取0.8～2m/min，采用15道次热拉拔到Φ4mm，每道次变形量为7％～12％。

步骤3，将经步骤2热拉拔的丝棒材在管式热拉炉中加热进行在线热处理，即得到目标规格的TB9钛合金棒丝材。取样进行固溶时效热处理后，测得试样的力学性能数据优秀，满足标准要求，见下表。

名称	规格/mm	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	A/％	Z/％
						标准要求	Φ＜4.75	1310～1448	/	10	20
时效态	Φ4	1418	1312	14	30
						时效态	Φ4	1422	1309	13.5	28

请参见图4，图4是本发明制备得到的TB9钛合金丝棒材(φ4mm)的横向组织高倍图。实施例4所得TB9钛合金丝棒材，组织细小均匀，所得TB9钛合金棒材的边部晶粒度8级，心部晶粒度8级，组织边部、心部晶粒度评级差别为0级。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种TB9钛合金丝棒材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取TB9钛合金棒坯；所述TB9钛合金棒坯的组分为Al：3％-4％，V：7.5％-8.5％，Cr：5.5％-6.5％，Mo：3.5％-4.5％，Zr：3.5％-4.5％，余量为Ti；

对所述TB9钛合金棒坯进行加热，轧制加热温度为相变点以上130-200℃，加热时间为60-100min，得到热处理棒坯；

对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料；

利用管式热拉炉热拉拔所述轧条坯料，获得目标规格丝棒材；其中，热拉拔温度为TB9钛合金相变点以上30～90℃，热拉拔次数为8-15道次，热拉拔单道次变形量为7％～18％，累计变形量为64％～86％，热拉拔丝棒材的拉拔线速度在0.5～4m/min，目标规格丝棒材的直径为φ4～φ8mm。

2.根据权利要求1所述的TB9钛合金丝棒材的制作方法，其特征在于，利用管式热拉炉热拉拔所述轧条坯料，获得目标规格丝棒材中，采用石墨乳润滑保护所述轧条坯料。

3.根据权利要求1所述的TB9钛合金丝棒材的制作方法，其特征在于，所述管式热拉炉的规格为4-5m。

4.根据权利要求1所述的TB9钛合金丝棒材的制作方法，其特征在于，对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料中，轧制所采用的设备为横列式轧机。

5.根据权利要求1所述的TB9钛合金丝棒材的制作方法，其特征在于，对所述热处理棒坯进行10-13道次轧制，获得轧条坯料中，单火次变形量97％～99％，每道次变形量为8％～25％。

6.根据权利要求1所述的TB9钛合金丝棒材的制作方法，其特征在于，所述轧制加热温度为相变点以上150-190℃。

7.根据权利要求1所述的TB9钛合金丝棒材的制作方法，其特征在于，所述热拉拔温度为TB9钛合金相变点以上40～80℃。

8.根据权利要求1所述的TB9钛合金丝棒材的制作方法，其特征在于，对所述TB9钛合金棒坯进行加热中，所使用的加热设备为箱式电阻炉。

9.一种TB9钛合金丝棒材，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的TB9钛合金丝棒材的制作方法制得。