钛合金冷轧管材加工工艺参数研究

核电 、石油 、盐碱行业 以及舰 船等［ ５ ， ６ ， ７ ３ 其 它领域 ，钛 合金
管材也发挥着越来 越重要 的作用 。近年 ，相 应于 钛合 金材 料高性能化 、功能化 、低成本 化 的发展方 向，国内外钛 合 金管制造 的发展趋势为 降低原 材料的成本和改进加工工 艺 ， 因此 ，冷轧作为管材 加工 的重要一 环 ，了解 其加 工Ｔ 艺参 数以及其之间 的关 系具有重要 的意义 。
制 管坯 进行 研究 ，结论表 明 了虽 然两种 工 艺均 可制备 出所
需 要的管坯 ，但二者得 到的管坯 显微组 织差 异较大 ，挤压 管 坯的显微组织与棒 材基本 一致 ，且 晶粒均 匀细小 ；相 比 较 ，斜 轧穿孑 Ｌ 管坯的显微 组织为 晶粒粗 大且不 均匀 的高温 变形 组织 ，这也就导致 性能差 异较 大 ；所 以 ，从 管坯 的力
学性 能来看 ，热挤压法 比斜轧穿 孔法制 备 的管 坯更易 于后
续冷加 工。 赵恒章一 、赵彬等一 一 人 对 Ｔｉ 一２ ６（ Ｔ ｉ 一１ ５ Ｖ一３ Ａｌ 一 ３ ｃ ｒ 一３ Ｓ ｎ 一１ Ｎｂ ～ｌ Ｚ ｒ ）高强 近 Ｂ 钛 合金 进行研 究 ，用挤 压 法进行 经常会 出现 闷车 、挤压针 断裂 等问题 ，难 以制 取理
想 的管 坯 。而用斜轧穿孑 Ｌ 的方法 则可 以制备 出综合性 能优
异 ，易 于后 续加 工 的管 坯 。高莹 等＿ 】 １ Ｊ 人对 变 形抗 力大 的
ＴＢ ２合金 管材用斜 轧穿孔工 艺进行 的研究 表明此种 方法完 全 可行 ，说 明了对于高强合金 ，斜轧穿孔具有一定的优势 。
综 上 ，纯钛 、 型及 ＋６ 型钛合金 通常在低 于合金 的 ＋ｐ ／ ｐ 相变温度下采用 挤压 工艺 ，而 型钛合金 通常 可以采 用斜 轧穿孔 工艺制备 出满足 工艺需 求 的管 坯 。同 时 ，通过 有关文 献可 以了解 到 ，两 种工 艺对 于某 些 合金 可 以通用 ， 因此 ，对于特定 性能要求 的钛合 金管可 以根据 具体情 况选
差，不能生产薄壁管坯＿ ３ ］ 。两种工艺的优缺点决定了对于不同
择 经济 的 、高效的管坯制备工艺 。
冷 轧 管 工 艺参 数 分 析
１ ． １管 坯 制 备
钛及钛合金管材管坯 的制备方式主要有钻孔挤压 和斜 轧 穿孔两种工艺。钻孔挤压方法的金属消耗量大 ，润滑要 求高，
１ ． ２道 次 变 形 量 ￡
钛合 金管材从管坯 到成品需 要进行 多道 次的轧 制 。道
强度高 、耐腐蚀性 能好 、组织性 能稳定 性 高等 良好 的综合
性能 ，具有 日益广泛 的应用 前景 。管材 是钛 及钛 合金 加Ｔ 产品 的一个重要部 分 ，分 别 占 ２ ０ １ １ 、 ２ ｏ １ ２年 度钛 加工 材消
费的 １ ８ ． ２ （ ９ ２ ８ ５ ／ ５ ｏ ９ ６ ２ ｔ ， ２ Ｏ ｌ １ ） 、 １ ６ ． １ ％（ ８ ２ ９ ６ ／ ５ １ ５ ５ ７ ｔ ，
次 变形 量过小 ，就发挥不 出材料 本身 塑性 的潜力 ，增 加道
次 的同时增 加 了能 耗与 轧制 所需 时 间 ，造 成资 源 的浪 费 ； 而道 次变形 量过大 ，就会 出现裂 纹等 缺陷 ，增加 产 品的废 品率 ，提高产品的成本 。因此 ，需要 对道 次变 形率 的影响 进行深 入的探讨 。 变形 程度的大小需要 根据钛及 钛合金 的塑形 大小来 确 定 。对 于塑性好 而且加工 硬化慢 的金属 可采用 较大 的变形 程度 ，反之 ，采 用较 小的变 形程 度。表 Ｉ是一些 钛合 金管
２ ． 东北大 学 材料与冶金学 院，辽宁
沈 阳 １ １ ０ ８ １ ９ ）
摘要 ：本文针 对冷轧钛 合金 管材的几种重要 工艺参数 ：管坯 制备 、道 次 变形量 ￡ 、Ｑ值 （ 相 对减壁量与相 对减径量 比
值） 、热处理制度 、送进量 以及润 滑等进行 了细致的分析 ，并对之 间的 关 系进 行深入 的探 究，对 冷轧钛合金 管材 的制备具
中国材料科技 与设 备 （ 双月刊）
钛 合金 冷轧管材加工工艺参数研究
２ ０ １ ４年 ・ 第１ 期
钛 合 金 冷 轧 管 材加 工 工 艺 参 数 研 究
车永平 ，于振 涛 ，田宇兴 ，牛金龙 ，张亚峰
西安 ７ １ ０ ０ １ ６ ； （ １ ． 西北有色金属研究 院 生物材料研究所 ，陕西
２ ０ １ ２ ） ［ １ ］ 。在 医疗 领域 ，钛 合金血管支架以其优异 的性 能得 到越来越广 泛 的应用 ，如西北 有 色金 属研 究 院开发 的 近Ｂ 型 ＴＬ Ｍ 钛合金支 架＿ ２ 已经 获得 了 国家 专利 许 可 ；在航 空 领域２ ３ ｙ ，钛合金管材在 国外发 达国家航 空航 天领 域 已经具 有一定的应用 ，而在 我 国却 相 当局 限 ，这源 于轧 制技术 上 的不成熟 ，如 国内强度 为 ８ ６ ０ ＭＰ ａ级 ＴＡ１ ８管 材 轧制 工艺 尚不成熟＿ ４ ］ ，所 以，航空航天领域潜力 巨大 ；在海水装 置 、
有切 实的理论 指导意义 。
关键 词 ：钛合金 ；冷轧 ；管材 ；工艺参数
中 图分 类 号 ：ＴＧ ３ ３ ５ ． １ ２ ； ＴＧ１ ４ ６ ． ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
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０ 引 言
钛及钛合金作 为一 种先 进的轻 量化结 构材 料 ，具有 比
庞继明 等一 阳人 对 Ｔ Ａ２ 、ＴＡ１ ８ 、Ｔ Ｃ ４三 种不 同的棒 材
工艺废料 高达 １ Ｏ ～１ ５ ，但管 坯壁厚均 匀，尺寸 精度 高，
可以生产较长管坯；而采用斜轧穿孑 Ｌ 方法的金属消耗量小 ，工 艺废料为 ｌ ～３ ，轧制 变形 的温 度、速度范 围较宽 ，道 次
变形量可达 ２ Ｏ ～９ ｏ ，可减少加热次数和钛合金 的氧化损 失 ，提高成品率，但缺点是管坯厚度公差稍 大，产品灵活性