一种TA18钛合金超细丝材的制备方法与流程

一种ta18钛合金超细丝材的制备方法
技术领域
1.本发明涉及钛合金丝材加工技术领域，特别是涉及一种ta18钛合金超细丝材的制备方法。


背景技术：

2.ta18钛合金是一种近α型钛合金，名义成分为ti-3al-2.5v，具有良好的冷成型性、耐腐蚀性和生物相容性，在室温下强度比工业纯钛高20％～50％，综合性能优异。
3.ta18钛合金超细丝材可用于加工医学领域中的缝合钉等产品，加工缝合钉等产品时对ta18超细丝的要求较高，需要其满足较好的化学性能和力学性能。但是目前对于使用ta18钛合金制备在1mm以下超细丝时，由于加工过程中需历经多次拉拔，材料加工硬化现象严重，需不断进行道次退火后再拉拔，导致ta18超细丝在退火过程中极易增氧、增氢，造成杂质元素含量超标，杂质元素对ta18超细丝的力学性能影响较大。且由于ta18塑性优良，将其加工为1mm以下超细丝后对其进行表面处理时，使用机械法抛光极易造成丝材弯折及尺寸不均，不利于后续缝合钉等产品的加工。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种ta18钛合金超细丝材的制备方法，制备的ta18钛合金超细丝材杂质含量低，且表面质量和尺寸公差较优。
5.本发明提供了一种ta18钛合金超细丝材的制备方法，包括：
6.获取目标ta18钛合金丝坯，目标ta18钛合金丝坯的表面为光亮面，直径为1.2mm～1.0mm；
7.将目标ta18钛合金丝坯盘卷后进行控温真空退火；
8.对目标ta18钛合金丝坯进行至少一次冷拉拔，每次冷拉拔后进行在线控温气氛退火处理，最后一次在线控温气氛退火处理后获得直径小于等于目标直径的最终退火态丝坯，目标直径小于等于1mm；
9.其中，每次冷拉拔时使用包括多个模孔直径不同的拉丝模具组成的拉丝模具组进行，拉丝模具组中拉丝模具串联，拉丝模具组中从进丝一端至出丝一端拉丝模具的模孔直径按照7％～9％的变形量递减，拉丝模具组总的变形量为25％～45％，冷拉拔次数为多次时，后一次冷拉拔使用的拉丝模具组中进丝一端的拉丝模具的模孔直径小于前一次冷拉拔使用的拉丝模具组中出丝一端的拉丝模具的模孔直径、或者后一次冷拉拔时拉丝模具组中拉丝模具的数量大于前一次冷拉拔时拉丝模具组中拉丝模具的数量；
10.对最终退火态丝坯进行在线酸洗处理，获得ta18钛合金超细丝材。
11.在其中一个实施例中，对目标ta18钛合金丝坯进行n次冷拉拔，前n-1次冷拉拔后获得中间拉拔态丝坯，对中间拉拔态丝坯进行中间在线控温气氛退火处理，获得中间退火态丝坯，最后一次冷拉拔后获得最终拉拔态丝坯，对最终拉拔态丝坯进行最终在线控温气氛退火处理，获得最终退火态丝坯，n大于等于2。
12.在其中一个实施例中，对最终退火态丝坯进行在线酸洗处理为将最终退火态丝坯依次置入酸洗池、水池和烘干室。
13.在其中一个实施例中，在真空退火炉中对盘卷后的目标ta18钛合金丝坯进行控温真空退火，控温真空退火时的退火温度为700℃～850℃，保温时长为1h～3h，真空度小于2.0
×
10-3
pa。
14.在其中一个实施例中，在线控温气氛退火时的退火温度为600℃～800℃，保温时长为20s～60s，气氛为惰性气体，气氛流量为5l/min～10l/min，漏气率小于2l/min。
15.在其中一个实施例中，按体积份计，酸洗池的酸洗液成分为hf：hno3：h2o＝2～3：3～4：5～3；
16.将最终退火态丝坯置入酸洗池的时长为10s～50s，烘干室的温度为50℃～100℃。
17.在其中一个实施例中，在冷拉拔时对拉丝模具组喷淋润滑剂，润滑剂为钛合金拉丝油，拉丝模具为金刚石拉丝模具。
18.在其中一个实施例中，不同直径中间拉拔态丝坯的中间在线控温气氛退火参数不同，具体是：
19.中间拉拔态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，中间在线控温气氛退火温度为800℃，保温时间为60s；
20.中间拉拔态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，中间在线控温气氛退火温度为750℃，保温时间为50s；
21.中间拉拔态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，中间在线控温气氛退火温度为700℃，保温时间为40s；
22.中间拉拔态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，中间在线控温气氛退火温度为650℃，保温时间为30s；
23.中间拉拔态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，中间在线控温气氛退火温度为600℃，保温时间为20s。
24.在其中一个实施例中，不同直径最终拉拔态丝坯的最终在线控温气氛退火参数不同，具体是：
25.最终拉拔态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，在线控温气氛退火温度为750℃，保温时间为40s；
26.最终拉拔态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，在线控温气氛退火温度为740℃，保温时间为40s；
27.最终拉拔态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，在线控温气氛退火温度为730℃，保温时间为30s；
28.最终拉拔态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，在线控温气氛退火温度为720℃，保温时间为30s；
29.最终拉拔态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，在线控温气氛退火温度为700℃，保温时间为20s。
30.在其中一个实施例中，不同直径的最终退火态丝坯置入酸洗池的时间不同，具体是：
31.最终退火态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，置入酸洗池的时长为50s；
32.最终退火态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，置入酸洗池的时长为40s；
33.最终退火态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，置入酸洗池的时长为30s；
34.最终退火态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，置入酸洗池的时长为20s；
35.最终退火态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，置入酸洗池的时长为10s。
36.本发明的有益效果：
37.(1)本发明在冷拉拔过程中采用在线控温气氛退火方式对拉拔态丝坯进行退火处理，且根据中间拉拔态丝坯和最终拉拔态丝坯不同直径选择不同的退火温度和保温时间，使用气氛对丝坯进行保护，能够有效降低ta18钛合金超细丝材制备过程中氧和氢等杂质元素的进入，降低ta18钛合金超细丝材的杂质含量。
38.(2)本发明中将目标ta18钛合金丝坯盘卷后进行控温真空退火，通过控温真空退火有效降低ta18钛合金超细丝材的杂质含量。
39.(3)本发明中，拉丝模具组中从进丝一端至出丝一端拉丝模具的模孔直径按照7％～9％的变形量递减，拉丝模具组总的变形量为25％～45％，使用精准控制变形量的拉丝模具组对丝坯进行冷拉拔，有利于连续冷拉拔和丝坯均匀变形，形成表面质量和尺寸公差优异的ta18钛合金超细丝材。
40.(4)本发明中对最终退火态丝坯进行在线酸洗处理，获得不弯折，直线度好，尺寸均匀稳定的ta18钛合金超细丝材。
附图说明
41.图1是本发明实施例提供的ta18钛合金超细丝材的制备方法的流程示意图之一；
42.图2是本发明其中一个实施例提供的ta18钛合金超细丝的显微组织示意图。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
44.在一个实施例中，如图1所示，图1是本发明实施例提供的ta18钛合金超细丝材的制备方法的流程示意图之一，ta18钛合金超细丝材的制备方法，包括：
45.s101、获取目标ta18钛合金丝坯，目标ta18钛合金丝坯的表面为光亮面，直径为1.2mm～1.0mm。
46.具体的，目标ta18钛合金丝坯化学成分满足gb/t 3620.1要求。
47.s102、将目标ta18钛合金丝坯盘卷后进行控温真空退火。真空环境下能够避免氧气和氢气的参与，同时进行真空除氢，从而减少丝坯中杂质的含量。
48.s103、对目标ta18钛合金丝坯进行至少一次冷拉拔，每次冷拉拔后进行在线控温气氛退火处理，最后一次在线控温气氛退火处理后获得直径小于等于目标直径的最终退火态丝坯，目标直径小于等于1mm。
49.需要说明的是，如果对目标ta18钛合金丝坯进行一次冷拉拔和在线控温气氛退火处理就能够获得直径小于等于目标直径的最终退火态丝坯，则本实施例中的最后一次冷拉拔与第一次冷拉拔指代相同。
50.具体的，每次冷拉拔时使用包括多个模孔直径不同的拉丝模具组成的拉丝模具组进行，拉丝模具组中拉丝模具串联，拉丝模具组中从进丝一端至出丝一端拉丝模具的模孔直径按照7％～9％的变形量递减，拉丝模具组总的变形量为25％～45％。拉丝模具组中拉丝模具的模孔直径按定值递减，使得拉拔中变形均匀，加工硬化增加稳定，拉拔后的丝坯综合性能较优。
51.冷拉拔次数为多次时，后一次冷拉拔使用的拉丝模具组中进丝一端的拉丝模具的模孔直径小于前一次冷拉拔使用的拉丝模具组中出丝一端的拉丝模具的模孔直径、或者后一次冷拉拔时拉丝模具组中拉丝模具的数量大于前一次冷拉拔时拉丝模具组中拉丝模具的数量。
52.冷拉拔时，拉拔出丝的直径与拉丝模具组中最后一个拉丝模具一样，本实施例中，无论是采用前后冷拉拔时采用后一次冷拉拔使用的拉丝模具组中进丝一端的拉丝模具的模孔直径小于前一次冷拉拔使用的拉丝模具组中出丝一端的拉丝模具的模孔直径这种方式，还是后一次冷拉拔时拉丝模具组中拉丝模具的数量大于前一次冷拉拔时拉丝模具组中拉丝模具的数量这种方式，其实质都是控制下一次冷拉拔获得的丝坯比上一次冷拉拔获得的丝坯细。第一种方式中，控制下一次拉丝模具组中进丝一端的拉丝模具的模孔直径小于前一次出丝一端的拉丝模具的模孔直径，由于拉丝模具组中从进丝一端至出丝一端拉丝模具的模孔直径按照7％～9％的变形量递减，所以在拉丝模具组中拉丝模具数量相同时，后一次出丝时的直径小于前一次出丝时的直径。第二种方式中，增加拉丝模具组中拉丝模具的数量，则增加拉丝模具组总的变形量，使得最后出丝的直径更小。
53.需要说明的是，冷拉拔后的丝坯加工硬化明显，强度高，硬度高，脆性大，所以需要进行在线控温气氛退火处理，用在线控温气氛退火处理软化丝坯，便于再次进行冷拉拔。
54.还需要说明的是，本实施例中拉丝模具组中仅是对一条目标ta18钛合金丝坯进行冷拉拔，在实际使用中可以使用多个拉丝模具组对多条目标ta18钛合金丝坯进行冷拉拔。
55.s104、对最终退火态丝坯进行在线酸洗处理，获得ta18钛合金超细丝材。
56.在其中一个实施例中，对目标ta18钛合金丝坯进行n次冷拉拔，前n-1次冷拉拔后获得中间拉拔态丝坯，对中间拉拔态丝坯进行中间在线控温气氛退火处理，获得中间退火态丝坯，最后一次冷拉拔后获得最终拉拔态丝坯，对最终拉拔态丝坯进行最终在线控温气氛退火处理，获得最终退火态丝坯，n大于等于2。
57.具体的，冷拉拔过程和在线控温气氛退火处理可分别单独进行，也可同时进行，同时进行时，冷拉拔出来的丝坯可以经过导位轮导向气氛管式炉进行在线控温气氛退火。需要注意的是，分别单独进行时，冷拉拔后由速度可调的收线机进行收线，收线的速度可以较快，同时进行时，为确保拉拔态丝坯退火时在气氛管式炉炉腔中停留足够长的时间，以使材料软化完全，利于后续加工，收线速度应较慢。
58.在其中一个实施例中，对最终退火态丝坯进行在线酸洗处理为将最终退火态丝坯依次置入酸洗池、水池和烘干室。
59.在其中一个实施例中，在真空退火炉中对盘卷后的目标ta18钛合金丝坯进行控温真空退火，控温真空退火时的退火温度为700℃～850℃，保温时长为1h～3h，真空度小于2.0
×
10-3
pa。
60.在其中一个实施例中，在线控温气氛退火时的退火温度为600℃～800℃，保温时
长为20s～60s，气氛为惰性气体，气氛流量为5l/min～10l/min，漏气率小于2l/min。
61.在线控温气氛退火时，若退火温度过低或退火时间较短，会导致高加工硬化的拉拔态丝坯在炉腔中停留时间较短去硬化不充足，退火后丝坯依然较硬，继续拉拔时易拔断；若退火温度过高或退火时间较长，会导致拉拔态丝坯在炉腔中停留时间过长，使材料的晶粒不断粗化，甚至过烧，最终导致丝坯综合性能降低，因此需将控温退火工艺的温度控制在600℃～800℃，时间控制在20s～60s，随着丝径的变化控温退火的温度和时间也将变化。
62.优选的，不同直径中间拉拔态丝坯的中间在线控温气氛退火参数不同，具体是：
63.中间拉拔态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，中间在线控温气氛退火温度为800℃，保温时间为60s；
64.中间拉拔态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，中间在线控温气氛退火温度为750℃，保温时间为50s；
65.中间拉拔态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，中间在线控温气氛退火温度为700℃，保温时间为40s；
66.中间拉拔态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，中间在线控温气氛退火温度为650℃，保温时间为30s；
67.中间拉拔态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，中间在线控温气氛退火温度为600℃，保温时间为20s。
68.不同直径最终拉拔态丝坯的最终在线控温气氛退火参数不同，具体是：
69.最终拉拔态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，在线控温气氛退火温度为750℃，保温时间为40s；
70.最终拉拔态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，在线控温气氛退火温度为740℃，保温时间为40s；
71.最终拉拔态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，在线控温气氛退火温度为730℃，保温时间为30s；
72.最终拉拔态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，在线控温气氛退火温度为720℃，保温时间为30s；
73.最终拉拔态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，在线控温气氛退火温度为700℃，保温时间为20s。
74.在其中一个实施例中，按体积份计，酸洗池的酸洗液成分为hf：hno3：h2o＝2～3：3～4：5～3。将最终退火态丝坯置入酸洗池的时长为10s～50s，烘干室的温度为50℃～100℃。酸洗时，通过氢氟酸、硝酸和水配置的强酸水溶液对丝坯表面进行在线清洗，除去丝坯表面油污和微氧化层，使丝坯表面成为光亮态，再通过水池将丝坯表面残存的酸清洗干净，后通过烘干室烘干丝坯，从而获得光亮洁净态的ta18钛合金超细丝。烘干的ta18钛合金超细丝由速度可调的收线机进行收线。
75.优选的，不同直径的最终退火态丝坯置入酸洗池的时间不同，具体是：
76.最终退火态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，置入酸洗池的时长为50s；
77.最终退火态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，置入酸洗池的时长为40s；
78.最终退火态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，置入酸洗池的时长为30s；
79.最终退火态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，置入酸洗池的时长为20s；
80.最终退火态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，置入酸洗池的时长为10s。
81.为了方便获取ta18钛合金超细丝材直径与在线控温气氛退火工艺和酸洗工艺的关系，如表1所示，本实施例提供了一种ta18钛合金超细丝材直径与在线控温气氛退火工艺和酸洗工艺的关系表。
82.表1是ta18钛合金超细丝材直径与在线控温气氛退火工艺和酸洗工艺的关系表
[0083][0084]
由于ta18钛合金超细丝特别是医用的ta18钛合金超细丝对合金成分、力学性能、表面质量、尺寸公差及直线度要求较高，且其加工工艺复杂，加工难度大，目前市场上的ta18钛合金超细丝主要依赖进口，其价格昂贵，采用本实施例ta18钛合金超细丝材直径与在线控温气氛退火工艺和酸洗工艺的关系表结合ta18钛合金超细丝材的制备方法能够制备出符合gb/t 3620.1要求的ta18钛合金超细丝材，无需再依赖进口，能够降低ta18钛合金超细丝的获取成本。
[0085]
在其中一个实施例中，在冷拉拔时对拉丝模具组喷淋润滑剂，润滑剂为钛合金拉丝油，拉丝模具为金刚石拉丝模具。
[0086]
在实际使用时，可以在拉丝模具的上方设置喷头来喷淋钛合金拉丝油，以降低拉拔过程中的摩擦发热，有利于拉拔稳定。
[0087]
在一个具体的实施例1中，本实施例涉及的是直径为0.52
±
0.005
mm的ta18钛合金超细丝材的制备方法，对目标ta18钛合金丝坯进行多次冷拉拔。直径为0.52
±
0.005
mm的ta18钛合金超细丝材的制备方法包括：
[0088]
步骤1、选取材料参数满足gb/t 3620.1要求，丝批直径1.2mm，表面光亮的ta18钛合金丝坯为目标ta18钛合金丝坯；
[0089]
步骤2、将步骤1中的目标ta18钛合金丝坯进行真空退火，温度设定为800℃，保温时间2h，真空度1.5
×
10-3
pa，保温到时完成后随炉冷却，炉温降至100℃以下时出炉；
[0090]
步骤3、将步骤2获得的丝坯进行多次冷拉拔。第一次冷拉拔时单个金刚石模具变形量控制约为9％，使用4个金刚石模具为一组拉丝模具组，一组变形量控制约为35％，喷淋钛合金拉丝油进行冷拉拔，从而得到中间拉拔态丝坯。
[0091]
步骤4、将冷拉拔一组后的拉拔态丝坯使用气氛管式炉进行在线控温气氛退火处理，退火温度设置为700℃～800℃，通过调整收线机速度，使丝材在炉腔内保温40s～60s，具体退火温度和保温时间参照上述实施例进行，退火过程中向炉腔内充入氮气，氮气流量10l/min，退火后得到中间退火态丝坯。
[0092]
步骤5、在拉丝模具组中出丝一端增减一个拉丝模具对上次获得的中间退火态丝坯进行冷拉拔并返回步骤4，直至拉拔为直径0.52
+0.005
mm的最终拉拔态丝坯，进入步骤6。
[0093]
步骤6、参照上述不同直径最终拉拔态丝坯的最终在线控温气氛退火参数不同的实施例对0.52
+0.005
mm最终拉拔态丝坯进行730℃，保温30s的在线控温气氛退火获得最终退火态丝坯。
[0094]
步骤7、将最终退火态钛合金超细丝依次经过酸洗池，水池，烘干室，酸洗液成分为：hf:hno3:h2o＝2:3:5，烘干室温度为70℃，通过调整收线机速度，使丝材酸洗30s，最终得到杂质含量低，力学性能优良，表面质量及尺寸满足要求的直径0.52
±
0.005
mm的光亮洁净态ta18钛合金超细丝。
[0095]
在一个具体的实施例2中，本实施例涉及的是直径为0.24
±
0.005
mm的ta18钛合金超细丝材的制备方法，对目标ta18钛合金丝坯进行多次冷拉拔。直径为0.24
±
0.005
mm的ta18钛合金超细丝材的制备方法包括：
[0096]
步骤1、选取材料参数满足gb/t 3620.1要求，丝批直径1.0mm，表面光亮的ta18钛合金丝坯为目标ta18钛合金丝坯；
[0097]
步骤2、将步骤1中的目标ta18钛合金丝坯进行真空退火，温度设定为750℃，保温时间3h，真空度1.2
×
10-3
pa，保温到时完成后随炉冷却，炉温降至100℃以下时出炉；
[0098]
步骤3、将步骤2获得的丝坯进行多次冷拉拔。第一次冷拉拔时单个金刚石模具变形量控制约为8％，使用5个金刚石模具为一组拉丝模具组，一组变形量控制约为40％，喷淋钛合金拉丝油进行冷拉拔，从而得到中间拉拔态丝坯。
[0099]
步骤4、将冷拉拔一组后的拉拔态丝坯使用气氛管式炉进行在线控温气氛退火处理，退火温度设置为650℃～800℃，通过调整收线机速度，使丝材在炉腔内保温30s～60s，具体退火温度和保温时间参照上述实施例进行，退火过程中向炉腔内充入氮气，氮气流量8l/min，退火后得到中间退火态丝坯。
[0100]
步骤5、在拉丝模具组中出丝一端增减一个拉丝模具对上次获得的中间退火态丝坯进行冷拉拔并返回步骤4，直至拉拔为直径0.24
+0.005
mm的最终拉拔态丝坯，进入步骤6。
[0101]
步骤6、参照上述不同直径最终拉拔态丝坯的最终在线控温气氛退火参数不同的实施例对0.24
+0.005
mm最终拉拔态丝坯进行720℃，保温30s的在线控温气氛退火获得最终退火态丝坯。
[0102]
步骤7、将最终退火态钛合金超细丝依次经过酸洗池，水池，烘干室，酸洗液成分为：hf:hno3:h2o＝3:3:4，烘干室温度为50℃，通过调整收线机速度，使丝材酸洗20s，最终得到杂质含量低，力学性能优良，表面质量及尺寸满足要求的直径为0.24
±
0.005
mm的光亮洁净态ta18钛合金超细丝。
[0103]
如图2所示，图2是本发明实施例中ta18钛合金超细丝的显微组织示意图，本实施例中的直径为0.24
±
0.005
mm的光亮洁净态ta18钛合金超细丝显微组织为等轴单相组织，晶粒均匀细小，平均晶粒度达到8.5级，所以采用本实施例方法制备的直径为0.24
±
0.005
mm的光亮洁净态ta18钛合金超细丝强度高，韧性和塑性好。
[0104]
在一个具体的实施例3中，本实施例涉及的是直径为0.11
±
0.005
mm的ta18钛合金超细丝材的制备方法，对目标ta18钛合金丝坯进行多次冷拉拔。直径为0.11
±
0.005
mm的ta18钛合金超细丝材的制备方法包括：
[0105]
步骤1、选取材料参数满足gb/t 3620.1要求，丝批直径1.0mm，表面光亮的ta18钛合金丝坯为目标ta18钛合金丝坯；
[0106]
步骤2、将步骤1中的目标ta18钛合金丝坯进行真空退火，温度设定为700℃，保温时间3h，真空度1.0
×
10-3
pa，保温到时完成后随炉冷却，炉温降至100℃以下时出炉；
[0107]
步骤3、将步骤2获得的丝坯进行多次冷拉拔。第一次冷拉拔时单个金刚石模具变形量控制约为7％，使用5个金刚石模具为一组拉丝模具组，一组变形量控制约为30％，喷淋钛合金拉丝油进行冷拉拔，从而得到中间拉拔态丝坯。
[0108]
步骤4、将冷拉拔一组后的拉拔态丝坯使用气氛管式炉进行在线控温气氛退火处理，退火温度设置为600℃～800℃，通过调整收线机速度，使丝材在炉腔内保温20s～60s，具体退火温度和保温时间参照上述实施例进行，退火过程中向炉腔内充入氮气，氮气流量5l/min，退火后得到中间退火态丝坯。
[0109]
步骤5、在拉丝模具组中出丝一端增减一个拉丝模具对上次获得的中间退火态丝坯进行冷拉拔并返回步骤4，直至拉拔为直径0.11
+0.005
mm的最终拉拔态丝坯，进入步骤6。
[0110]
步骤6、参照上述不同直径最终拉拔态丝坯的最终在线控温气氛退火参数不同的实施例对0.11
+0.005
mm的最终拉拔态丝坯进行700℃，保温20s的在线控温气氛退火获得最终退火态丝坯。
[0111]
步骤7、将最终退火态钛合金超细丝依次经过酸洗池，水池，烘干室，酸洗液成分为：hf:hno3:h2o＝3:3:4，烘干室温度为50℃，通过调整收线机速度，使丝材酸洗10s，最终得到杂质含量低，力学性能优良，表面质量及尺寸满足要求的直径0.11
±
0.005
mm的光亮洁净态ta18钛合金超细丝。
[0112]
如表2所示，应用具体实施例1得到的直径为0.52
±
0.005mm的ta18钛合金超细丝化学成分符合gb/t3620.1要求，特别是h含量，o含量远低于标准要求和常规丝材的杂质含量，抗拉强度rm为716mpa，屈服强度rp0.2为543mpa，断后伸长率a为10.3％，明显优于常规丝材的力学性能，特别是延伸率约是常规丝材的3倍多。应用具体实施例2得到的直径为0.24
±
0.005mm的ta18钛合金超细丝化学成分符合gb/t3620.1要求，h含量，o含量远低于常规丝材的杂质含量，抗拉强度rm为704mpa，屈服强度rp0.2为520mpa，断后伸长率a为9.4％，明显优于常规丝材的力学性能，特别是延伸率约是常规丝材的3倍左右。应用具体实施例3得到的直径为0.11
±
0.005
mm的ta18钛合金超细丝化学成分符合gb/t3620.1要求，h含量，o含量远低于常规丝材的杂质含量，抗拉强度rm为715mpa，屈服强度rp0.2为546mpa，断后伸长率a为10.5％，明显优于常规丝材的力学性能，特别是延伸率约是常规丝材的3倍多。
[0113]
表2具体实施例1～3与常规钛合金丝材的化学成分和力学性能对比表
[0114][0115]
由表2分析可得，本发明的ta18钛合金超细丝材制备方法制备的ta18钛合金超细丝材兼具高强度和大的延伸率，以及低杂质含量的优点。
[0116]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0117]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，包括：获取目标ta18钛合金丝坯，所述目标ta18钛合金丝坯的表面为光亮面，直径为1.2mm～1.0mm；将所述目标ta18钛合金丝坯盘卷后进行控温真空退火；对所述目标ta18钛合金丝坯进行至少一次冷拉拔，每次冷拉拔后进行在线控温气氛退火处理，最后一次在线控温气氛退火处理后获得直径小于等于目标直径的最终退火态丝坯，所述目标直径小于等于1mm；其中，每次冷拉拔时使用包括多个模孔直径不同的拉丝模具组成的拉丝模具组进行，所述拉丝模具组中拉丝模具串联，所述拉丝模具组中从进丝一端至出丝一端拉丝模具的模孔直径按照7％～9％的变形量递减，所述拉丝模具组总的变形量为25％～45％，冷拉拔次数为多次时，后一次冷拉拔使用的拉丝模具组中进丝一端的拉丝模具的模孔直径小于前一次冷拉拔使用的拉丝模具组中出丝一端的拉丝模具的模孔直径、或者后一次冷拉拔时拉丝模具组中拉丝模具的数量大于前一次冷拉拔时拉丝模具组中拉丝模具的数量；对所述最终退火态丝坯进行在线酸洗处理，获得ta18钛合金超细丝材。2.根据权利要求1所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，对所述目标ta18钛合金丝坯进行n次冷拉拔，前n-1次冷拉拔后获得中间拉拔态丝坯，对中间拉拔态丝坯进行中间在线控温气氛退火处理，获得中间退火态丝坯，最后一次冷拉拔后获得最终拉拔态丝坯，对最终拉拔态丝坯进行最终在线控温气氛退火处理，获得最终退火态丝坯，n大于等于2。3.根据权利要求2所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，对所述最终退火态丝坯进行在线酸洗处理为将所述最终退火态丝坯依次置入酸洗池、水池和烘干室。4.根据权利要求3所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，在真空退火炉中对盘卷后的目标ta18钛合金丝坯进行控温真空退火，控温真空退火时的退火温度为700℃～850℃，保温时长为1h～3h，真空度小于2.0
×
10-3
pa。5.根据权利要求4所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，在线控温气氛退火时的退火温度为600℃～800℃，保温时长为20s～60s，气氛为惰性气体，气氛流量为5l/min～10l/min，漏气率小于2l/min。6.根据权利要求5所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，按体积份计，所述酸洗池的酸洗液成分为hf：hno3：h2o＝2～3：3～4：5～3；将所述最终退火态丝坯置入酸洗池的时长为10s～50s，所述烘干室的温度为50℃～100℃。7.根据权利要求6所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，在冷拉拔时对所述拉丝模具组喷淋润滑剂，所述润滑剂为钛合金拉丝油，所述拉丝模具为金刚石拉丝模具。8.根据权利要求5所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，不同直径中间拉拔态丝坯的中间在线控温气氛退火参数不同，具体是：所述中间拉拔态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，中间在线控温气氛退火温度为800℃，保温时间为60s；所述中间拉拔态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，中间在线控温气氛退火温度为750℃，
保温时间为50s；所述中间拉拔态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，中间在线控温气氛退火温度为700℃，保温时间为40s；所述中间拉拔态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，中间在线控温气氛退火温度为650℃，保温时间为30s；所述中间拉拔态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，中间在线控温气氛退火温度为600℃，保温时间为20s。9.根据权利要求5所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，不同直径最终拉拔态丝坯的最终在线控温气氛退火参数不同，具体是：所述最终拉拔态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，在线控温气氛退火温度为750℃，保温时间为40s；所述最终拉拔态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，在线控温气氛退火温度为740℃，保温时间为40s；所述最终拉拔态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，在线控温气氛退火温度为730℃，保温时间为30s；所述最终拉拔态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，在线控温气氛退火温度为720℃，保温时间为30s；所述最终拉拔态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，在线控温气氛退火温度为700℃，保温时间为20s。10.根据权利要求6所述的ta18钛合金超细丝材的制备方法，其特征在于，不同直径的最终退火态丝坯置入酸洗池的时间不同，具体是：所述最终退火态丝坯的直径为1.0mm～0.8mm时，置入酸洗池的时长为50s；所述最终退火态丝坯的直径为0.6mm～0.8mm时，置入酸洗池的时长为40s；所述最终退火态丝坯的直径为0.4mm～0.6mm时，置入酸洗池的时长为30s；所述最终退火态丝坯的直径为0.2mm～0.4mm时，置入酸洗池的时长为20s；所述最终退火态丝坯的直径为0mm～0.2mm时，置入酸洗池的时长为10s。

技术总结
本发明涉及一种TA18钛合金超细丝材的制备方法，该方法先获取目标TA18钛合金丝坯，然后将目标TA18钛合金丝坯盘卷后进行控温真空退火，再对目标TA18钛合金丝坯进行至少一次冷拉拔，每次冷拉拔后进行在线控温气氛退火处理，最后一次在线控温气氛退火处理后获得直径小于等于目标直径的最终退火态丝坯，目标直径小于等于1mm，最后对最终退火态丝坯进行在线酸洗处理，获得TA18钛合金超细丝材。该方法制备的TA18钛合金超细丝材杂质含量低，且表面质量和尺寸公差较优，直线度较好。直线度较好。直线度较好。


技术研发人员：叶俊杰 文娜 赵芬芬 陈曦 李富强 杨晓康 李桂丽 刘春雨
受保护的技术使用者：西安思维智能材料有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/9/16