钛合金加工工艺及其生产钛棒和钛丝的方法

摘要

本发明提供一种钛合金加工工艺，主要是将海绵钛加工成毛坯件，该毛坯件的机械加工性能优良，可以直接进行钛棒或钛丝的生产。本发明还公开了利用该加工工艺生产钛棒和钛丝的方法。本发明钛合金加工工艺，包括以下工序：1)压电极，将海绵钛通过压机进行压电极，形成致密的海绵钛压制块电极；2)真空熔铸，在1700～1800℃以及-10

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金加工工艺，具体是应用于钛合金的毛坯加工、钛棒的加工以及钛丝的加工。 

背景技术

金属热还原法生产出的海绵状金属钛是钛工业的基础环节，它是钛材、钛粉及其他钛构件的原料。把钛铁矿变成四氯化钛，再放到密封的不锈钢罐中，充以氩气，使它们与金属镁反应，就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的，还必须把它们在电炉中熔化成液体，才能铸成钛锭。 

传统的对海绵钛的加工工艺中，往往只是经过简单的熔铸及作为钛锭（毛坯件），这种传统工艺存在以下缺点： 

1、毛坯件的硬度高，韧性低，机械加工性能差； 

2、当使用毛坯件来制作钛棒或钛丝时，需要再次进行复杂的工艺过程，导致生产钛棒或钛丝的效率低。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钛合金加工工艺，主要是将海绵钛加工成毛坯件，该毛坯件的机械加工性能优良，可以直接进行钛棒或钛丝的生产。本发明还公开了利用该加工工艺生产钛棒和钛丝的方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明中公开了一种钛合金加工工艺，利用该工艺生产钛棒的方法以及利用该工艺生产钛棒的方法；钛合金加工工艺，包括以下工序： 

1）压电极，将海绵钛通过压机进行压电极，形成致密的海绵钛压制块电极； 

2）真空熔铸，在1700～1800℃以及-10³Pa的条件下，对上述海绵钛压制块 电极进行三次真空熔铸； 

3）开坯，在1000℃的条件下，通过油压机开坯，最终压成正方形坯； 

4）第一次轧制，在970～980℃的条件下，用轧机初步轧制成圆柱体形状毛坯； 

5）第二次轧制，在950℃的条件下，用轧机轧制成毛坯件。 

上述海绵钛包含钛、铝和钒，其中，钛的质量百分比为90%，铝的质量百分比为6%，钒的质量百分比为4%。 

上述步骤3中，最终压成边长为150m的正方形坯。 

上述步骤4中，通过轧机初步轧制成直径为50mm的圆柱体毛坯。 

上述的钛合金加工工艺，海绵钛在真空熔铸后形成焊接成一体的电极体，该点机体的机械加工性能优良，经过油压开坯后再进行二次轧制，最终使得毛坯件的形状为圆柱体形状，其可以直接用于钛棒和钛丝的加工；提高了钛棒和钛丝生产的效率。其中，海绵钛在真空熔炉中进行三次熔铸，三种熔铸方法联合使用，可以制备出质量要求高的钛合金材料，该钛合金材料具有优良的机械加工性能；第一次熔铸是制备自耗电极，第二次为重熔，重熔金属再经第三次熔铸（第三次熔铸也为重熔）。三次熔铸的方法一般有：真空感应炉熔炼加真空电弧重熔加电渣重熔；真空感应炉熔炼加电渣重熔加真空电弧重熔；非自耗电极真空电弧熔炼(凝壳炉熔炼)加电子束熔炼加真空电弧重熔。 

本发明还公开了利用上述的钛合金加工工艺生产钛棒的方法，在步骤5完成后，还包括以下后续加工工序： 

6）退火校直，将退火炉的退火温度控制在730～760℃之间，到达设定温度后保温1小时，完成后，将材料逐根取出，并放置在平台上充分冷却； 

7）剥皮，首次剥皮量为材料的椭圆度，后续每次剥皮量控制在0.5mm；在剥皮过程中，挑选出表面有缺陷的材料； 

8）热校直，将剥皮完成后的材料进行热校直，热校直温度控制在600～ 650℃，保温时间为40分钟；挑选出表面缺陷深度大于0.15mm的材料； 

9）磨光，将热校直后的材料进行粗磨和细磨，粗磨的磨量为0.05mm，细磨的磨量为0.03mm，细磨的次数为两次。 

10）检验，对磨光后的材料的表面以及整体尺寸进行检验； 

11）探伤，采用水浸点聚集的方法通过探伤仪器进行探伤，挑选出不合格材料；将合格的材料进行二次探伤； 

12）抛光，对探伤合格的材料进行抛光； 

13）打标和包装，将抛光后的材料打标，最终通过塑料薄膜进行包装。 

上述步骤8和步骤9之间，还包括对热校直后的材料进行平头倒角的步骤。 

以上生产钛棒的方法，其延续了钛合金的加工工艺流程，直接进入了钛棒的退火和成型阶段，生产效率高；而且在整个过程中，对材料进行了精细的加工步骤，生产出的钛棒精度高，将不合格的材料及时挑选出来，保证了最终产品的高质量；采用本方法生产的钛棒，可以大规模应用于高标准的机械加工领域。 

本发明还公开了利用上述的钛合金加工工艺生产钛丝的方法，在步骤5完成后，还包括以下后续加工工序： 

6）高温石墨炉润清； 

7）拉拔，在800℃的条件下拉钛丝； 

8）退火，在750～780℃之间进行退火，保温1小时后取出材料，进行充分冷却； 

9）酸洗，将退火后的材料用混合液进行酸洗，该混合液为硫酸氢氟酸混合液； 

10）清洗，将酸洗后的材料进行冲水清洗； 

11）干燥，在平台上晾干； 

12）包装。 

以上生产钛丝的方法，同样延续了钛合金的加工工艺流程，直接进入了钛丝的成型阶段，生产效率高；钛丝的生产过程中，还加入了高温石墨炉润清以及酸洗的步骤，保证了钛丝性能的稳定性。 

本发明与现有技术相比具有以下优点： 

1、本发明钛合金加工工艺，海绵钛在真空熔铸后形成焊接成一体的电极体，该点机体的机械加工性能优良，经过油压开坯后再进行二次轧制，最终使得毛坯件的形状为圆柱体形状，其可以直接用于钛棒和钛丝的加工；提高了钛棒和钛丝生产的效率。其中，海绵钛在真空熔炉中进行三次熔铸，三种熔铸方法联合使用，可以制备出质量要求高的钛合金材料，该钛合金材料具有优良的机械加工性能。 

2、本发明生产钛棒的方法，其延续了钛合金的加工工艺流程，直接进入了钛棒的退火和成型阶段，生产效率高；而且在整个过程中，对材料进行了精细的加工步骤，生产出的钛棒精度高，将不合格的材料及时挑选出来，保证了最终产品的高质量；采用本方法生产的钛棒，可以大规模应用于高标准的机械加工领域。 

3、本发明生产钛丝的方法，同样延续了钛合金的加工工艺流程，直接进入了钛丝的成型阶段，生产效率高；钛丝的生产过程中，还加入了高温石墨炉润清以及酸洗的步骤，保证了钛丝性能的稳定。 

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式： 

本发明中公开了一种钛合金加工工艺，利用该工艺生产钛棒的方法以及利用该工艺生产钛棒的方法；钛合金加工工艺，包括以下工序： 

1）压电极，将海绵钛通过压机进行压电极，形成致密的海绵钛压制块电极； 

2）真空熔铸，在1700～1800℃以及-10³Pa的条件下，对上述海绵钛压制块电极进行三次真空熔铸； 

3）开坯，在1000℃的条件下，通过油压机开坯，最终压成正方形坯； 

4）第一次轧制，在970～980℃的条件下，用轧机初步轧制成圆柱体形状毛坯； 

5）第二次轧制，在950℃的条件下，用轧机轧制成毛坯件。 

上述海绵钛包含钛、铝和钒，其中，钛的质量百分比为90%，铝的质量百分比为6%，钒的质量百分比为4%。 

上述步骤3中，最终压成边长为150m的正方形坯。 

上述步骤4中，通过轧机初步轧制成直径为50mm的圆柱体毛坯。 

本发明还公开了利用上述的钛合金加工工艺生产钛棒的方法，在步骤5完成后，还包括以下后续加工工序： 

6）退火校直，将退火炉的退火温度控制在730～760℃之间，到达设定温度后保温1小时，完成后，将材料逐根取出，并放置在平台上充分冷却； 

7）剥皮，首次剥皮量为材料的椭圆度，后续每次剥皮量控制在0.5mm；在剥皮过程中，挑选出表面有缺陷的材料； 

8）热校直，将剥皮完成后的材料进行热校直，热校直温度控制在600～650℃，保温时间为40分钟；挑选出表面缺陷深度大于0.15mm的材料； 

9）磨光，将热校直后的材料进行粗磨和细磨，粗磨的磨量为0.05mm，细磨的磨量为0.03mm，细磨的次数为两次。 

10）检验，对磨光后的材料的表面以及整体尺寸进行检验； 

11）探伤，采用水浸点聚集的方法通过探伤仪器进行探伤，挑选出不合格材料；将合格的材料进行二次探伤； 

12）抛光，对探伤合格的材料进行抛光； 

13）打标和包装，将抛光后的材料打标，最终通过塑料薄膜进行包装。+ 

上述步骤8和步骤9之间，还包括对热校直后的材料进行平头倒角的步骤。 

本发明还公开了利用上述的钛合金加工工艺生产钛丝的方法，在步骤5完 成后，还包括以下后续加工工序： 

6）高温石墨炉润清； 

7）拉拔，在800℃的条件下拉钛丝； 

8）退火，在750～780℃之间进行退火，保温1小时后取出材料，进行充分冷却； 

9）酸洗，将退火后的材料用混合液进行酸洗，该混合液为硫酸氢氟酸混合液； 

10）清洗，将酸洗后的材料进行冲水清洗； 

11）干燥，在平台上晾干； 

12）包装。 

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。 

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。