专利名称：一种钼镍合金钛管及其制备方法
一种钼镍合金钛管及其制备方法技术领域
本发明属于钛及钛合金钛管技术领域，特别涉及一种钼镍合金钛管及其制备方 法。
背景技术：
钛及钛合金的牌号很多，目前GB/T3620中纯钛的牌号有TAl、TA2、TA3、TA4四个 牌号，其化学成分和力学性能与美国ASTM标准的Gr. 1、Gr. 2、Gr. 3、Gr. 4基本相同。而钛 合金按组织状态可分为α合金、β合金及α+β合金。
人们根据金属强度级别将纯钛划分成四个牌号，而造成强度差异的原因是因为金 属中的杂质元素的含量不同。碳、氧、氮、氢、铁、硅等元素是由原料或冶炼加工过程中带入 的，一般称为杂质元素，这些元素可使钛及钛合金强度提高，塑性下降，甚至使断裂韧性、低 温韧性、疲劳性能、耐蚀性、冷成型性和可焊性等变坏，因此，在钛及钛合金中，对杂质元素 都规定了它的最高允许含量。间隙元素氮、氧、碳对钛的强化效果按氮、氧、碳的顺序递减。 在实际生产过程中，是通过控制氧的含量来控制纯钛的强度级别的，由此可知在强度级别 较高的纯钛中，氧既是一个杂质元素，也是一个重要的强化元素。
为了确保钛材要求的强度性能，对强化元素不仅需要规定最大含量，而且同时需 规定最小含量，例如Gr. 1的氧含量为0. 12-0. 20%,Gr. 2的氧含量为0. 18-0. 25%,Gr. 3的 氧含量为0. 25-0. 35%,Gr. 4的氧含量为0. 35-0. 40%等等。一般情况下，钛材的原料海绵 钛中氧的含量较低，直接熔炼可以得到Grl，为了得到较高强度级别的Gr. 2、Gr. 3、Gr. 4钛 材，钛材生产企业往往是通过增氧措施来实现的，增氧的方法是通过控制真空炉熔炼时炉 内气氛或者直接在海绵钛中加入Ti02。
采用氧作为强化元素简单易行，但氧含量大于0.25时，会使钛材的塑性大幅下 降，对材料的冷加工性能影响较大，所以经过氧强化的钛材如Gr. 3、Gr. 4往往仅适用于热 加工生产的板材和棒材。
然而，钛管生产目前普遍采用冷轧工艺，其塑性变形过程和板材及棒材存在明显 差异首先要求材料具有较高的塑性变形能力，一般材料的延伸率应大于20%，所以适合 钛管生产的材料在纯钛中有TA1、TA2，在钛合金中有少量的耐蚀钛合金如TA9、TA10等。其 次管材的径厚比Y (厚度和直径的比值)也是影响冷轧工艺的重要因素，Y大于0. 1时称 为厚壁管，厚壁管轧制时容易产生开裂，包括微小的裂纹和贯穿性裂纹。
在化工行业某些高温高压场合，需要纯钛管的强度达到Gr. 3、Gr. 4等较高级别， 同时，为了保证管材足够的耐压能力，管材的壁厚往往较大，如上所述，冷轧管的生产难度 随钛材强度级别的提高以及径厚比Y的增大而增大，所以高强厚壁管的生产将更加困难， 产品的成品率很低，厚壁高强纯钛管的生产是目前急需解决的问题。发明内容
本发明解决的问题在于提供一种钼镍合金钛管及其制备方法，该钼镍合金钛管具有低氧、低铁和高强、高抗腐蚀性的优点，可替代TA3(GB/T3624)或者Gr. 3 (ASTM B338)管 材。
本发明是通过以下技术方案来实现
一种钼镍合金钛管，以质量分数计，所包含的各组分为Mo :0. 10 0. 20%，Ni 0. 20 0. 60 %，Fe :0 0. 06 %，C :0 0. 05 %，N :0 0. 03 %，0 :0 0. 10 %，H :0 0. 015%, Si 0 0. 01%，其余为 Ti。
所述的Mo与Ni的质量比为1 2. 5 3。
所述的Mo 禾口 Ni 的含量为 Mo 0. 15%, Ni :0. 40%。
一种钼镍合金钛管的制备方法，包括以下步骤
1)在海绵钛中加入Mo和Ni，使得Mo的质量分数达到0. 10 0.20%，Ni的质量 分数达到Ni :0. 20 0. 60%，压制成真空熔炼用的合金电极；
2)将制备好的合金电极在0. 1 1. 01 之间于MOO 熔炼2. 0 5. Oh， 在真空中冷却3. 0 5. Oh后，取出铸锭，去除表面污染物和氧化皮，得到熔炼后的合金铸 锭；
3)将合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
4)采用冷轧工艺将管坯轧制成管材，得到钼镍合金钛管。
所述的海绵钛的含钛质量分数不低于99%。
所述的Mo以Ti-Mo合金的形式加入，Ni以镍条或Ti-Ni合金的形式加入。
所述的加入的Mo与Ni的质量比为1 2. 5 3。
所述的去除表面污染物和氧化皮之后，在0. 1 1. 01 之间于M00 ^00°C多次 熔炼，每次熔炼时间为2. 0 5. 0h，每次熔炼之后均去除表面污染物和氧化皮。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果
本发明提供的钼镍合金钛管，通过在加入少量的Mo和Ni对金属进行强化，从而可 以在保证管材塑性较高的条件下得到强度达到Gr. 3相同级别的钛管，达到强韧化的目的。 然而，少量的Mo和M的添加对制备钛管材当中材料的成本影响很小。
本发明采用提高钛材耐蚀性的合金元素Mo和M对金属进行强化，与现有采用增 氧的方式提高钛材的强度相比，在提高钛材强度的同时，所制备的钛材在还原性介质中耐 蚀性明显的提高。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而 不是限定。
实施例1规格为Φ 19 X 2. 77的钛管材的制备具体为
1)制备合金电极
按照Ti-Mo(0. 15% )_Ni (0. 4% )的合金组成比例，以1级海绵钛作为基本原料， Mo以Ti-25Mo(Mo含量为25% )合金的形式加入，Ni以镍条或Ti-Ni合金的形式加入；将 海绵钛与所需要的Ti-25Mo合金充分混合均勻，将混合好的海绵钛在油压机机上压制成真 空熔炼用的电极块，并在真空焊箱中将单个的电极块焊接成一整根电极；再将所需要的纯 镍板条，Ti-Ni合金丝或条捆绑在焊接好的电极上，完成合金电极的制备。
2)熔炼合金铸锭
将制备好的合金电极装入真空自耗电弧炉进行熔炼(在0. 5Pa于M00°C熔炼 5. Oh)，得到一次铸锭，铸锭外表面经过车床扒皮去除熔炼过程中形成杂质，然后相同条件 下在真空自耗电弧炉上进行重熔得到二次铸锭，扒皮去除表面污染物和氧化皮，再经过探 伤、去除冒口及熔炼缺陷、化学分析(控制Mo、Ni及杂质元素)，得到熔炼后的合金铸锭。
3)管坯制备
将合金铸锭锻造并加工成Φ 145挤压棒坯，然后在挤压机上挤压成Φ45Χ6的管 坯，经过去铜皮酸洗、检验等工序得到合格的管坯。
4)冷轧制备管材
采用冷轧工艺，利用型号LG、LD的冷轧机进行轧制，依次采用酸洗_退火-轧制工 艺得到Φ19Χ2. 77的成品钼镍合金钛管。
成品管材的检验项目包括外观质量、尺寸、力学性能、超声波探伤、涡流探伤、扩 口、压扁、水压试验、气压试验等。
所制备的成品管材的化学成分，及其与TA3性能的力学性能比较结果如表1所不
表1新合金管材与TA3的化学成分和力学性能比较分析
权利要求
1.一种钼镍合金钛管，其特征在于，以质量分数计，所包含的各组分为Mo :0. 10 0. 20%,Ni 0. 20 0.60%，Fe:0 0.06%，C:0 0.05%，N:0 0.03%，0:0 0.10%， H :0 0. 015%, Si 0 0. 01%，其余为 Ti。
2.如权利要求1所述的钼镍合金钛管，其特征在于，所述的Mo与Ni的质量比为 1 · 2 · 5 “ 3 ο
3.如权利要求1所述的钼镍合金钛管，其特征在于，所述的Mo和Ni的含量为Mo 0. 15%, Ni 0. 40%。
4.一种钼镍合金钛管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)在海绵钛中加入Mo和Ni，使得Mo的质量分数达到0.10 0.20%，Ni的质量分数 达到Ni :0. 20 0. 60%，压制成真空熔炼用的合金电极；2)将制备好的合金电极在0.1 1. 01 之间于MOO 熔炼2. 0 5. 0h，在真 空中冷却3. 0 5. Oh后，取出铸锭，去除表面污染物和氧化皮，得到熔炼后的合金铸锭；3)将合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；4)采用冷轧工艺将管坯轧制成管材，得到钼镍合金钛管。
5.如权利要求4所述的钼镍合金钛管的制备方法，其特征在于，所述的海绵钛的含钛 质量分数不低于99%。
6.如权利要求4所述的钼镍合金钛管的制备方法，其特征在于，所述的Mo以Ti-Mo合 金的形式加入，Ni以镍条或Ti-Ni合金的形式加入。
7.如权利要求4所述的钼镍合金钛管的制备方法，其特征在于，所述的加入的Mo与M 的质量比为1 2. 5 3。
8.如权利要求4所述的钼镍合金钛管的制备方法，其特征在于，所述的去除表面污染 物和氧化皮之后，在0. 1 1. 01 之间于MOO 多次熔炼，每次熔炼时间为2. 0 5. 0h，每次熔炼之后均去除表面污染物和氧化皮。
全文摘要
本发明公开了一种钼镍合金钛管及其制备方法，以质量分数计，钼镍合金钛管所包含的各组分为Mo0.10～0.20％，Ni0.20～0.60％，Fe0～0.06％，C0～0.05％，N0～0.03％，O0～0.10％，H0～0.015％，Si0～0.01％，其余为Ti。本发明提供的钼镍合金钛管，通过在加入少量的Mo和Ni对金属进行强化，从而可以在保证管材塑性较高的条件下得到强度达到Gr.3相同级别的钛管，达到强韧化的目的。然而，少量的Mo和Ni的添加对制备钛管材当中材料的成本影响很小。
文档编号F16L9/02GK102031417SQ201010608969
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者南莉, 杨亚社, 杨永福, 罗登超, 董宏军, 韦佩 申请人:西部钛业有限责任公司