1.本发明涉及金属加工技术领域，尤其涉及一种高强钛合金冷轧管材的制备方法。
背景技术：2.目前国标及美标中适于冷轧的钛合金材料有ta9、ta10、ta16、ta18、ta21、ta22、tc1、tc2等，这些合金具有良好的冷加工性能，因此制备得到的冷轧件尺寸精度高，表面质量好，但是由于上述材料的抗拉强度在400～700mpa之间，制备得到的冷轧无缝管的强度已经无法满足现有市场的需求。
3.为了满足现有市场的需求，高强钛合金无缝管开始进入人们的视野。高强钛合金无缝管通常是指由抗拉强度在700mpa以上的钛合金制备得到的无缝管，具有强度高、密度高、耐腐蚀等特点，是航空、航天、石油、化工、船舶、装甲车辆等领域关键部位的理想材料。但目前现有的高强钛合金存在室温变形抗力大、加工硬化显著和冷变形易开裂等问题。因此，高强钛合金管材的制备过程中无法使用冷轧工艺进行生产，只能够采用热连轧的工艺进行生产，采用热连轧工艺制备的管材的尺寸精度低。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明提供了一种高强钛合金冷轧管材的制备方法。本发明提供的方法制备得到的高强钛合金冷轧管尺寸精度高。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种高强钛合金冷轧管材的制备方法，包括以下步骤：
6.将钛合金铸锭在β相区进行加热，然后进行锻造或挤压，得到钛合金棒坯；所述锻造或挤压的火次独立地为≥1火次；
7.将所述钛合金棒坯在β相区进行加热，之后依次进行斜轧穿孔、水冷、第一热处理和矫直，得到钛合金管坯1；
8.将所述钛合金管坯1在两相区加热，之后进行挤压或热轧，再进行第二热处理和矫直，得到钛合金管坯2；
9.对所述钛合金管坯2进行内、外表面处理，得到钛合金管坯3；
10.对所述钛合金管坯3进行≥1道次冷轧，每次冷轧后进行后处理，得到高强钛合金冷轧管材；
11.所述后处理包括除油、酸洗、第三热处理和矫直；
12.构成所述钛合金铸锭的钛合金的室温抗拉强度≥700mpa。
13.优选的，所述钛合金铸锭在β相区加热的温度为1170℃～(t
β
+30)℃。
14.优选的，所述钛合金棒坯在β相区进行加热的温度为(t
β
+30)℃～1050℃，t
β
为所述钛合金β相变温度，所述钛合金棒坯在β相区进行加热的保温时间满足以下关系：t1＝0.8d1min～(0.8d1+120)min，其中，t1为所述钛合金棒坯在β相区进行加热的保温时间，d1为钛合金棒坯的直径，单位为mm，所述钛合金棒坯经过斜轧穿孔后的变形量为15～55％。
15.优选的，所述管坯1在两相区加热的温度为(t
β-50)℃～(t
β-30)℃，t
β
为所述钛合金β相变温度，所述钛合金管坯1在两相区加热之后进行所述挤压的变形量为65～86％；所述热轧的变形量为70～85％。
16.优选的，所述第一热处理的温度为750℃～900℃，所述第二热处理的温度为700℃～800℃。
17.优选的，所述管坯1在两相区加热的保温时间、所述第一热处理、所述第二热处理和所述第三热处理的保温时间独立地为60～180min。
18.优选的，所述冷轧的单次轧制变形量为30～46％。
19.优选的，所述钛合金铸锭的材质包括ta15、ta17、ta18cf、ta23、ta24、tc3、tc4、tc4eli、ti32或tc16。
20.优选的，所述高强钛合金冷轧管材的壁厚≤6mm。
21.本发明提供了一种高强钛合金冷轧管材的制备方法，包括以下步骤：将钛合金铸锭在β相区进行加热，然后进行锻造或挤压，得到钛合金棒坯；所述锻造或挤压的火次独立地为≥1火次；将所述钛合金棒坯在β相区进行加热，之后依次进行斜轧穿孔、水冷、第一热处理和矫直，得到钛合金管坯1；将所述钛合金管坯1在两相区加热，之后进行挤压或热轧，再进行第二热处理和矫直，得到钛合金管坯2；对所述钛合金管坯2进行内、外表面处理，得到钛合金管坯3；对所述钛合金管坯3进行≥1道次冷轧，每次冷轧后进行后处理，得到高强钛合金冷轧管材；所述后处理包括除油、酸洗、第三热处理和矫直；构成所述钛合金铸锭的钛合金的室温抗拉强度≥700mpa。本发明将钛合金铸锭在β相区进行锻造或挤压，得到β晶粒细小且均匀的钛合金棒坯，将钛合金棒坯在β相区加热并进行斜轧穿孔和水冷，得到的管坯1具有细α片层的β相组织，两相区加热后的挤压或热轧，可以进一步破碎钛合金中的β晶粒，提高高强钛合金的冷加工性能。同时，在β相区锻造或挤压、β相区的斜轧穿孔和水冷以及水冷后的热处理均可以消除管坯在轴向形成的强烈的织构，使高强钛合金管坯3更有利于进行冷轧处理，并且当β相区锻造或挤压火次＞1次时，对于上述轴向形成的强烈织构的消除效果更为明显。本发明提供的制备方法有效解决了高强钛合金冷加工过程中室温变形抗力大、加工硬化显著和冷变形易开裂等问题，得到的高强钛合金冷轧管材尺寸精度。
22.进一步的，现有的热连轧技术难以制备得到壁厚在6mm以下的高精度高强钛合金管材，而本发明提供的方法优于现有的热连轧技术，可以制备得到壁厚≤6mm的高精度高强钛合金管材。
附图说明
23.图1为为本发明制备高强钛合金管材的工艺流程图；
24.图2为实施例2中ta18cf钛合金管坯1的内部组织图；
25.图3为实施例2中ta18cf钛合金成品管材的内部组织图；
26.图4为实施例3中ti32钛合金管坯1的内部组织图；
27.图5为实施例3中tc4钛合金成品管材的内部组织图；
28.图6为实施例4中tc4钛合金管坯1的内部组织图；
29.图7为实施例4中tc4钛合金成品管材的内部组织图；
30.图8为实施例6中tc16钛合金管坯1的内部组织图；
31.图9为实施例6中tc16钛合金成品管材的内部组织图。
具体实施方式
32.本发明提供了一种高强钛合金冷轧管材的制备方法，包括以下步骤：
33.将钛合金铸锭在β相区进行加热，然后依次进行锻造或挤压，得到钛合金棒坯；所述锻造或挤压的火次数独立地为≥1火次；
34.将所述钛合金棒坯在β相区进行加热，之后依次进行斜轧穿孔、水冷、第一热处理和矫直，得到钛合金管坯1；
35.将所述钛合金管坯1在两相区加热，之后进行挤压或热轧，再进行第二热处理和矫直，得到钛合金管坯2；
36.对所述钛合金管坯2进行内、外表面处理，得到钛合金管坯3；
37.对所述钛合金管坯3进行≥1道次冷轧，每次冷轧后进行后处理，得到高强钛合金冷轧管材；
38.所述后处理包括除油、酸洗、第三热处理和矫直；
39.构成所述钛合金铸锭的钛合金的室温抗拉强度≥700mpa。
40.如无特殊说明，本发明使用的制备原料均为市售。
41.在本发明中，将钛合金铸锭在β相区进行加热，然后依次进行锻造或挤压，得到钛合金棒坯；所述锻造或挤压的火次数独立地为≥1火次。在本发明中，构成所述钛合金铸锭的钛合金的室温抗拉强度≥700mpa，优选为700～1050mpa，更优选为800～1000mpa。在本发明中，所述钛合金的铸锭的材质优选为近α或α+β钛合金，所述钛合金铸锭的材质优选包括ta15、ta17、ta18cf、ta23、ta24、tc3、tc4、tc4eli、ti32或tc16，其中，ta18cf和ti32为西北有色金属研究院和西部金属材料股份有限公司共同研制的产品，其中，ta18cf的构成为：ti-3al-2v-1cr-0.8fe，ti32的构成为：ti-3.5al-2.5mo-1.5cr-1.7fe。在本发明的具体实施例中，所述钛合金铸锭的材质优选为ta15、t18cf，ti32、tc4、ta24或tc16。在本发明中，上述近α或α+β钛合金具有较高的抗拉强度和适宜的加工性能，有利于制备得到高强钛合金冷轧管材。
42.在本发明中，所述钛合金铸锭在β相区加热的温度优选为1170℃～(t
β
+30)℃，所述锻造或挤压的火次数优选独立地为≥1火次，更优选为2～4次，进一步优选为2～3次。当进行所述锻造或挤压的火次数大于1次时，所述钛合金铸锭在β相区第1次的加热温度优选为1100～1170℃，第2次的加热温度优选为1050～1100℃，第3次或第3次之后的加热温度优选为(t
β
+30)℃～1100℃且第3次或第3次之后的加热温度不大于第2次的加热温度，在本发明中，所述钛合金铸锭在β相区加热的温度更优选随所述锻造或挤压的火次数递减。在本发明的具体实施例中，当进行所述锻造或挤压的火次数为2次时，所述钛合金铸锭在β相区加热的温度优选为1150℃和1070℃，或1170℃和1100℃，当进行所述锻造或挤压的火次数为3次时，所述钛合金铸锭在β相区加热的温度优选为1170℃、1100℃和1050℃。本发明通过将钛合金铸锭β相区加热并进行锻造或挤压，有利于获得β晶粒大小均匀、细小的高强钛合金棒坯，当时锻造或挤压次数超过1次时，在锻造或挤压时采用温度递减的加热方式，先在β相区进行加热、锻造，破碎晶态粗大的原始铸态组织，之后降温，在两相区进行加热和锻造，破碎α片层，从而获得更均匀更细小的β晶粒，达到所需的组织结构和性能，同时，还可以节省
能源。
43.得到所述钛合金棒坯后，本发明将所述钛合金棒坯在β相区进行加热，之后依次进行斜轧穿孔、水冷、第一热处理和矫直，得到钛合金管坯1。在本发明中，将所述钛合金棒坯在β相区进行加热之前，优选将钛合金棒坯进行扒皮并在表面涂覆润滑剂，在本发明中，所述润滑剂可以在所述钛合金棒坯进行斜轧穿孔时起到润滑的作用，防止棒坯与模具之间粘接，导致得到管坯的表面出现凹坑等缺陷。在本发明中，所述润滑剂优选为玻璃粉润滑剂或石墨类润滑剂，更优选为玻璃粉润滑剂。本发明优选玻璃粉润滑剂更有利于降低制备成本，且更加环保。在本发明中，所述钛合金棒坯在β相区进行加热的温度优选为(t
β
+30)℃～1050℃，更优选为(t
β
+50)℃～1050℃。t
β
为所述钛合金β相变温度。本发明优选上述加热温度可以保持加工过程的温度不至于降至材料的相变点以下，以免降低材料的流变应力，导致材料加工抗力增大，同时在该温度加热也有利于获得更均匀更细小的β晶粒。所述钛合金棒坯在β相区进行加热的保温时间优选满足以下关系：t1＝0.8d
1 min～(0.8d1+120)min，其中，t1为所述钛合金棒坯在β相区进行加热的保温时间，d1为棒坯的直径，单位为mm。在本发明中，所述钛合金棒坯经过斜轧穿孔后的变形量优选为15～55％，更优选为20～55％，进一步优选为25～50％，最优选为30～50％。在本发明中，所述水冷可以获得较细的片层组织，提高管坯的塑性和韧性。在本发明中，所述第一热处理优选在电阻炉中进行，所述所述第一热处理的温度优选为750℃～900℃，更优选为800℃～900℃。本发明对所述矫直没有特殊要求，为本领域技术人员所述熟知的方式。本发明优选在上述条件下制备钛合金管坯1还可以消除钛合金管坯1在轴向形成的强烈织构，使管坯更容易进行冷轧。
44.得到钛合金管坯1后，本发明将所述钛合金管坯1在两相区加热，之后进行挤压或热轧，再进行第二热处理和矫直，得到钛合金管坯2。将所述钛合金管坯1在两相区加热之前，本发明优选在钛合金管坯1内外表面涂覆润滑剂，所述润滑剂优选为玻璃粉润滑剂或石墨类润滑剂，更优选为玻璃粉润滑剂。本发明中，所述钛合金管坯1在两相区加热的温度优选为(t
β-50)℃～(t
β-30)℃，更优选为(t
β-40)℃～(t
β-30)℃，t
β
为所述钛合金β相变温度，在本发明中，将所述钛合金管坯1在两相区加热达到所述温度时，优选在所述温度下保温60～180min再进行挤压或热轧。本发明优选在上述温度范围的两相区对钛合金管坯1加热，可以防止加工过程中产生的温升使钛合金管坯1心部温度上升至相变点以上。另外，在该范围内进行加热有利于防止挤压过程温度过低导致钛合金管坯1变形抗力增大而出现挤压不动或开裂等现象。在本发明中，所述钛合金管坯1在两相区加热之后进行所述挤压的变形量优选为65～86％，更优选为65～80％，所述热轧的变形量优选为70～85％，更优选为70～80％。本发明优选将变形量控制在上述范围内，一方面可以使管坯在制备过程中有效变形并减少表面开裂的情况，提高了表面质量；另一方面，合适的变形量可以使最终成品的内部组织和性能达到所需的要求。在本发明中，所述第二热处理优选在电阻炉中进行，所述第二热处理的温度优选为700℃～800℃，更优选为750℃～800℃。本发明对所述矫直没有特殊要求，为本领域技术人员所述熟知的方式。
45.得到钛合金管坯2后，本发明对所述钛合金管坯2进行内、外表面处理，得到钛合金管坯3。在本发明中，所述内表面处理优选为内镗孔，所述外表面处理优选为外扒皮。在本发明中，所述内、外表面处理的方式为本领域技术人员熟知的方式。
46.得到钛合金管坯3后，本发明对所述钛合金管坯3进行≥1道次冷轧，每次冷轧后进
行后处理，得到高强钛合金冷轧管材。本发明对所述钛合金管坯3进行≥1道次冷轧，优选为2～4道次冷轧，进一步优选为2～3道次冷轧。在本发明中，所述冷轧的单次轧制变形量优选为30～46％，更优选30～40％。本发明对所述冷轧的方式没有特殊要求，为本领域技术人员所熟知的方式。在本发明中，所述后处理包括除油、酸洗、第三热处理和矫直。本发明对所述除油、酸洗、第三热处理和矫直的方式没有特别要求，为本领域技术人员所熟知的方式。
47.在本发明中，所述管坯1在两相区加热的保温时间、所述第一热处理、所述第二热处理和所述第三热处理的保温时间独立地为60～180min，更优选为80～140min，进一步优选为100～120min。
48.在本发明中，所述高强钛合金冷轧管材的壁厚优选≤6mm，更优选为≤5mm，进一步优选为2～5mm。本发明提供的方法可以制备壁厚≤6mm高强钛合金冷轧薄壁管材，能够有效解决热连轧制备高强钛合金冷轧薄壁管材的缺陷。
49.图1为本发明制备高强钛合金管材的工艺流程图，本发明先将铸锭在β相区进行精锻或挤压，得到棒坯，再将棒坯在β相区斜轧穿孔并在线水冷，得到管坯1，之后将管坯1在两相区进行挤压或者热轧得到管坯2，将管坯2冷轧、表面处理和热处理，得到高强钛合金管材。
50.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
51.实施例1：
52.ta15钛合金管材(规格为：φ60.3(外径)
×
6mm(壁厚))的制备：
53.将ta15(t
β
＝995℃)钛合金铸锭在β相区进行加热，并在自由锻机上进行3火次锻造，每次加热的温度分别为1170℃、1100℃和1050℃，得到φ170mm棒坯。将钛合金棒坯扒皮后得到φ160mm的钛合金光棒，在其表面涂覆玻璃粉润滑剂之后在1050℃加热，保温时间为130～250min，进行斜轧穿孔，穿孔至φ180
×
18mm，之后在线进行水冷，将水冷后的管坯进行第一热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至900℃，保温120min，保温结束后进行空冷，再矫直，得到钛合金管坯1。之后，在钛合金管坯1内外表面涂覆玻璃粉润滑剂，将其在电阻炉中，大气环境下加热至965℃，保温60～180min，出炉后进行热轧，得到φ84
×
12mm的ta15钛合金管坯。将热轧后得到的ta15钛合金管坯进行进行第二热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至800℃，保温120min，并矫直，得到管坯2。对管坯2进行内镗孔、外扒皮，得到φ82
×
10mm的管坯3。对机加工后的管坯3进行2道次冷轧，φ82
×
10mm
→
φ70
×
8mm
→
φ60.3
×
6mm，每道次冷轧完成后对管材依次进行除油、酸洗、在800℃下真空热处理180min、矫直，最终得到φ60.3
×
6mm的ta15钛合金管材。
54.ta15钛合金管材的尺寸精度为：外径60.30～60.34mm，壁厚5.94～6.07mm。
55.ta15钛合金管材的室温力学性能为：抗拉强度rm：1080mpa，屈服强度rp
0.2
：940mpa，延伸率a：11％。
56.实施例2
57.ta18cf钛合金管材(规格为：φ73(外径)
×
6mm(壁厚))的制备：
58.将ta18cf(t
β
＝890℃)钛合金铸锭在β相区进行加热，并在自由锻机上进行2火次锻造，每次加热的温度分别为1150℃和1070℃，得到φ210mm棒坯。将钛合金棒坯扒皮后得到φ200mm的钛合金光棒，在其表面涂覆玻璃粉润滑剂之后在920℃加热，保温时间为160～280min，进行斜轧穿孔，穿孔至φ200
×
40mm，之后在线进行水冷，将水冷后的管坯进行第一
热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至750℃，保温120min，保温结束后进行空冷，再矫直，得到钛合金管坯1。之后，在钛合金管坯1内外表面涂覆玻璃粉润滑剂，将其在电阻炉中，大气环境下加热至840℃，保温60～180min，出炉后进行热轧，得到φ110
×
16mm的ta18cf钛合金管坯。将热轧后得到的ta18cf钛合金管坯进行进行第二热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至700℃，保温120min，保温结束后进行空冷，并矫直，得到管坯2。对管坯2进行内镗孔、外扒皮，得到φ108
×
14mm的管坯3。对机加工后的管坯3进行2道次冷轧，φ108
×
14mm
→
φ89
×
9mm
→
φ73
×
6mm，每道次冷轧完成后对管材依次进行除油、酸洗、在700℃下真空热处理180min、矫直，最终得到φ73
×
6mm的ta18cf钛合金管材。
59.ta18cf钛合金管材的尺寸精度为：外径73.02～73.05mm，壁厚5.95～6.14mm。
60.ta18cf钛合金管材的室温力学性能为：抗拉强度rm：760mpa，屈服强度rp
0.2
：650mpa，延伸率a：15％。
61.采用光学显微镜对实施例2制备得到的ta18cf钛合金管坯1和成品管材的内部组织进行表征，所得结果如图2～3所示。图2为ta18cf钛合金管坯1的内部组织图，图2的左图为横向切面的组织，右图为纵向切面的组织。从图2可以看出，管坯1中细片层的魏氏体得到充分破碎，并球化。图3为ta18cf钛合金成品管材的内部组织图，图3的左图为横向切面的组织，右图为纵向切面的组织。从图3可以看出，成品管材的内部为晶粒细小且均匀的等轴组织。
62.实施例3
63.ti32钛合金管材(规格为：φ70(外径)
×
3mm(壁厚))的制备：
64.将ti32(t
β
＝890℃)钛合金铸锭在β相区进行加热，并在自由锻机上进行2火次锻造，每次加热的温度分别为1150℃和1070℃，得到φ210mm棒坯。将钛合金棒坯扒皮后得到φ200mm的钛合金光棒，在其表面涂覆玻璃粉润滑剂之后在940℃加热，保温时间为160～280min，进行斜轧穿孔，穿孔至φ200
×
50mm，之后在线进行水冷，将水冷后的管坯进行第一热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至850℃，保温120min，保温结束后进行空冷，再矫直，得到钛合金管坯1。之后，在钛合金管坯1内外表面涂覆玻璃粉润滑剂，将其在电阻炉中，大气环境下加热至850℃，保温60～180min，出炉后进行挤压，得到φ110
×
11mm的ti32钛合金管坯。将挤压后得到的ti32钛合金管坯进行进行第二热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至800℃，保温120min，保温结束后进行空冷，并矫直，得到管坯2。对管坯2进行内镗孔、外扒皮，得到φ108
×
9mm的管坯3。对机加工后的管坯3进行2道次冷轧，φ108
×
9mm
→
φ89
×
6mm
→
φ73
×
4.2mm
→
φ70
×
3mm，每道次冷轧完成后对管材依次进行除油、酸洗、在750℃下真空热处理120min、矫直，最终得到φ70
×
3mm的ti32钛合金管材。
65.ti32钛合金管材的尺寸精度为：外径70.0～70.02mm，壁厚2.97～3.11mm。
66.ti32钛合金管材的室温力学性能为：抗拉强度rm：970mpa，屈服强度rp
0.2
：825mpa，延伸率a：16％。
67.采用光学显微镜对实施例3制备得到的ti32钛合金管坯1和成品管材的内部组织进行表征，所得结果如图4～5所示。图4为ti32钛合金管坯1的内部组织图，图4的左图为横向切面的组织，右图为纵向切面的组织。从图4可以看出，管坯1中细片层的魏氏体得到充分破碎，并球化。图5为ti32钛合金成品管材的内部组织图，图5的左图为横向切面的组织，右图为纵向切面的组织。从图5可以看出，成品管材的内部为晶粒细小且均匀的等轴组织。
68.实施例4
69.tc4钛合金管材(规格为：φ114.3(外径)
×
6mm(壁厚))的制备：
70.将tc4(t
β
＝995℃)钛合金铸锭在β相区进行加热，并在自由锻机上进行2火次锻造，每次加热的温度分别为1170℃和1100℃，得到φ180mm棒坯。将钛合金棒坯扒皮后得到φ170mm的钛合金光棒，在其表面涂覆玻璃粉润滑剂之后在1050℃加热，保温时间为140～260min，进行斜轧穿孔，穿孔至φ180
×
45mm，之后在线进行水冷，将水冷后的管坯进行第一热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至850℃，保温120min，保温结束后进行空冷，再矫直，得到钛合金管坯1。之后，在钛合金管坯1内外表面涂覆玻璃粉润滑剂，将其在电阻炉中，大气环境下加热至945℃，保温60～180min，出炉后进行挤压，得到φ134
×
14mm的tc4钛合金管坯。将挤压后得到的tc4钛合金管坯进行进行第二热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至750℃，保温120min，保温结束后进行空冷，并矫直，得到管坯2。对管坯2进行内镗孔、外扒皮，得到φ132
×
12mm的管坯3。对机加工后的管坯3进行2道次冷轧，φ132
×
12mm
→
φ120
×
9mm
→
φ114.3
×
6mm，每道次冷轧完成后对管材依次进行除油、酸洗、在750℃下真空热处理120min、矫直，最终得到φ114.3
×
6mm的tc4钛合金管材。
71.tc4钛合金管材的尺寸精度为：外径114.32～114.35mm，壁厚5.97～6.12mm。
72.tc4钛合金管材的室温力学性能为：抗拉强度rm：960mpa，屈服强度rp
0.2
：870mpa，延伸率a：13％。
73.采用光学显微镜对实施例4制备得到的tc4钛合金管坯1和成品管材的内部组织进行表征，所得结果如图6～7所示。图6为tc4钛合金管坯1的内部组织图，图6的左图为横向切面的组织，右图为纵向切面的组织。从图6可以看出，管坯1中细片层的魏氏体得到充分破碎，并球化。图7为tc4钛合金成品管材的内部组织图，图7的左图为横向切面的组织，右图为纵向切面的组织。从图7可以看出，成品管材的内部为晶粒细小且均匀的等轴组织。
74.实施例5
75.ta24钛合金管材(规格为：φ89(外径)
×
5mm(壁厚))的制备：
76.将ta24(t
β
＝930℃)钛合金铸锭在β相区进行加热，并在自由锻机上进行3火次锻造，每次加热的温度分别为1170℃、1100℃和1050℃，得到φ240mm棒坯。将钛合金棒坯扒皮后得到φ230mm的钛合金光棒，在其表面涂覆玻璃粉润滑剂之后在1030℃加热，保温时间为180～300min，进行斜轧穿孔，穿孔至φ240
×
45mm，之后在线进行水冷，将水冷后的管坯进行第一热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至850℃，保温120min，保温结束后进行空冷，再矫直，得到钛合金管坯1。之后，在钛合金管坯1内外表面涂覆玻璃粉润滑剂，将其在电阻炉中，大气环境下加热至880℃，保温120min，出炉后进行挤压，得到φ116
×
12.5mm的ta24钛合金管坯。将挤压后得到的ta24钛合金管坯进行进行第二热处理，即：在电阻炉，中大气环境下中加热至800℃，保温120min，保温结束后进行空冷，并矫直，得到管坯2。对管坯2进行内镗孔、外扒皮，得到φ114
×
10mm的管坯3。对机加工后的管坯3进行2道次冷轧，φ114
×
10mm
→
φ100
×
7mm
→
φ89
×
5mm，每道次冷轧完成后需对管材依次进行除油、酸洗、在800℃下真空热处理180min、矫直，最终得到φ89
×
5mm的ta24钛合金管材。
77.ta24钛合金管材的尺寸精度为：外径89.98～90.01mm，壁厚5.20～4.93mm。
78.ta24钛合金管材的室温力学性能为：抗拉强度rm：780mpa，屈服强度rp
0.2
：710mpa，延伸率a：15％。
79.实施例6
80.tc16钛合金管材(规格为：φ89(外径)
×
6mm(壁厚))的制备：
81.将tc16(t
β
＝860℃)钛合金铸锭在β相区进行加热，并在自由锻机上进行2火次锻造，每次加热的温度分别为1170℃和1050℃，得到φ210mm棒坯。将钛合金棒坯扒皮后得到φ200mm的钛合金光棒，在其表面涂覆玻璃粉润滑剂之后在930℃加热，保温时间为160～280min，进行斜轧穿孔，穿孔至φ200
×
40mm，之后在线进行水冷，将水冷后的管坯进行第一热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至800℃，保温120min，保温结束后炉冷至500℃，出炉空冷，再矫直，得到钛合金管坯1。之后，在钛合金管坯1内外表面涂覆玻璃粉润滑剂，将其在电阻炉中，大气环境下加热至800℃，保温120min，出炉后进行热轧，得到φ100
×
11mm的tc16钛合金管坯。将热轧后得到的tc16钛合金管坯进行进行第二热处理，即：在电阻炉中，大气环境下加热至800℃，保温120min，保温结束后炉冷至500℃，出炉空冷，并矫直，得到管坯2。对管坯2进行内镗孔、外扒皮，得到φ98
×
9mm的管坯3。对机加工后的管坯3进行1道次冷轧，φ98
×
9mm
→
φ89
×
6mm，冷轧完成后对管材依次进行除油、酸洗、在800℃下真空热处理120min，空冷，矫直，最终得到φ89
×
6mm的tc16钛合金管材。
82.tc16钛合金管材的尺寸精度为：外径89.02～89.05mm，壁厚5.95～6.14mm。
83.tc16钛合金管材的室温力学性能为：抗拉强度rm：1030mpa，屈服强度rp
0.2
：860mpa，延伸率a：14.5％。
84.采用光学显微镜对实施例6制备得到的tc16钛合金管坯1和成品管材的内部组织进行表征，所得结果如图8～9所示。图8为tc16钛合金管坯1的内部组织图，图8的左图为横向切面的组织，右图为纵向切面的组织。从图8可以看出，管坯1中细片层的魏氏体得到充分破碎，并球化。图9为tc16钛合金成品管材的内部组织图，图9的左图为横向切面的组织，右图为纵向切面的组织。从图9可以看出，成品管材的内部为晶粒细小且均匀的等轴组织。
85.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种高强钛合金冷轧管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钛合金铸锭在β相区进行加热，然后进行锻造或挤压，得到钛合金棒坯；所述锻造或挤压的火次独立地为≥1火次；将所述钛合金棒坯在β相区进行加热，之后依次进行斜轧穿孔、水冷、第一热处理和矫直，得到钛合金管坯1；将所述钛合金管坯1在两相区加热，之后进行挤压或热轧，再进行第二热处理和矫直，得到钛合金管坯2；对所述钛合金管坯2进行内、外表面处理，得到钛合金管坯3；对所述钛合金管坯3进行≥1道次冷轧，每次冷轧后进行后处理，得到高强钛合金冷轧管材；所述后处理包括除油、酸洗、第三热处理和矫直；构成所述钛合金铸锭的钛合金的室温抗拉强度≥700mpa。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛合金铸锭在β相区加热的温度为1170℃～(t
β
+30)℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛合金棒坯在β相区进行加热的温度为(t
β
+30)℃～1050℃，t
β
为所述钛合金β相变温度，所述钛合金棒坯在β相区进行加热的保温时间满足以下关系：t1＝0.8d
1 min～(0.8d1+120)min，其中，t1为所述钛合金棒坯在β相区进行加热的保温时间，d1为钛合金棒坯的直径，单位为mm，所述钛合金棒坯经过斜轧穿孔后的变形量为15～55％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述管坯1在两相区加热的温度为(t
β-50)℃～(t
β-30)℃，t
β
为所述钛合金β相变温度，所述钛合金管坯1在两相区加热之后进行所述挤压的变形量为65～86％；所述热轧的变形量为70～85％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理的温度为750℃～900℃，所述第二热处理的温度为700℃～800℃。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述管坯1在两相区加热的保温时间、所述第一热处理、所述第二热处理和所述第三热处理的保温时间独立地为60～180min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧的单次轧制变形量为30～46％。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛合金铸锭的材质包括ta15、ta17、ta18cf、ta23、ta24、tc3、tc4、tc4eli、ti32或tc16。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高强钛合金冷轧管材的壁厚≤6mm。
技术总结本发明涉及金属加工技术领域，提供了一种高强钛合金冷轧管材的制备方法。本发明提供的方法将钛合金铸锭在β相区进行精锻或挤压，其中，构成所述钛合金铸锭的钛合金的室温抗拉强度≥700MPa，得到棒坯，再将棒坯在β相区斜轧穿孔并在线水冷，得到管坯1，之后将管坯1在两相区进行挤压或者热轧得到管坯2，将管坯2冷轧、表面处理和热处理，得到高强钛合金管材。本发明通过将钛合金在β相区和两相区进行处理，提高了钛合金的冷加工性能，使其可以通过冷轧制备得到管材，解决了热连轧方法造成的尺寸精度差的问题。度差的问题。度差的问题。
技术研发人员：席锦会 葛鹏 侯鹏 刘姣 刘宇 亢宁宁
受保护的技术使用者：西部金属材料股份有限公司
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/7/5
