一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，包括以下步骤：一、将一定厚度的TA15钛合金板坯进行第一轧制，水冷后进行表面修磨处理；二、进行第二轧制，空冷后进行表面修磨处理；三、进行第三轧制，空冷后进行表面修磨处理；四、进行第四轧制，空冷后进行表面修磨处理，得到厚度为0.6mm～2.5mm的超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板。本发明专利技术制备的TA15钛合金薄板的横纵向金相组织皆为等轴细小均匀晶，晶粒尺寸不大于6μm，延伸率不小于715%，满足超塑成形的相关技术要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钛合金材料加工
，具体涉及一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法。
技术介绍
TA15钛合金，其名义化学成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，是一种综合性能良好的钛合金。TA15钛合金主要通过α稳定元素Al得到强化，同时也加入了一定量的中性元素Zr以及β稳定元素Mo和V得到补充强化。TA15钛合金具有与α型钛合金同样优良的焊接性能和接近α+β型钛合金的工艺塑性。随着航空、航天、船舶等工业技术的快速发展，对TA15钛合金板的性能提出更高的要求。按照传统工艺，在制备厚度小于4mm的TA15钛合金薄板时，为形成所需魏氏组织，需要在轧制至厚度为10mm～12mm时进行β相变点以上淬火，因板材的厚度较薄，高温加热的板材迅速入水后的急冷会造成板材发生严重扭曲变形，在这种平整度极差的板材上进行后续表面打磨的难度极大，且使得后续校平、打磨、切割等工序的工作量严重加大，工序繁杂，经常造成表面氧化皮未去除干净，影响最终成品表面差的后果。并且由于上述操作性难度大，过程控制不恰当，生产出的TA15薄板横、纵向组织差异大，显微组织均匀较差。因此，现有的加工方法已不适合用于超塑成形的细晶粒TA15钛合金薄板的制备，亟需进行技术改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法。采用该方法制备的TA15钛合金薄板的横纵向金相组织皆为等轴细小均匀晶，晶粒尺寸不大于6μm，延伸率不小于715%，满足超塑成形的相关技术要求。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将厚度为120mm～200mm的TA15钛合金板坯在始轧温度为β相变点以上10℃～15℃，终轧温度为β相变点以下10℃～15℃的条件下进行第一轧制，水冷后进行表面修磨处理，得到厚度为30mm～45mm的第一半成品板材；步骤二、将步骤一中所述第一半成品板材在始轧温度为β相变点以下60℃～90℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第二轧制，空冷后进行表面修磨处理，得到厚度为11mm～15mm的第二半成品板材；步骤三、将步骤二中所述第二半成品板材在始轧温度为β相变点以下60℃～90℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第三轧制，空冷后进行表面修磨处理，得到厚度为4mm～5mm的第三半成品板材；步骤四、将步骤三中所述第三半成品板材在始轧温度为β相变点以下100℃～130℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第四轧制，空冷后进行表面修磨处理，得到厚度为0.6mm～2.5mm，晶粒尺寸不大于6μm，延伸率不小于715%的超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板。上述的一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述水冷的速率不低于10℃/s。上述的一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述第一轧制的道次数为6道次～9道次，所述第一轧制的道次加工率为5%～28%。上述的一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述第二轧制的道次数为5道次～7道次，所述第二轧制的道次加工率为5%～32%。上述的一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述第三轧制的道次数为5道次～6道次，所述第三轧制的道次加工率为4%～35%。上述的一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述第四轧制的道次数为4道次～8道次，所述第四轧制的道次加工率为5%～35%。上述的一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述第四轧制的具体轧制方式为包覆叠轧。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术首先选取120mm～200mm适宜厚度的TA15钛合金板坯为原料，先在β相变点附近进行一火轧制变形，使其在该温度下形成粗大β晶粒；然后进行迅速水冷，使得β晶粒中析出长条状α相，形成针状魏氏组织；之后在β相变点以下进行多火次大变形轧制，作用是大量破碎、细化组织，并使针状组织大量发生球化，最终得到晶粒尺寸不大于6μm的细晶粒钛合金薄板。本专利技术制备的TA15钛合金薄板的横向显微组织和纵向显微组织均为等轴晶粒。2、本专利技术在对30mm～45mm厚的半成品板材进行迅速水冷的过程中，因板材厚度较厚，水冷不会造成板材扭曲变形，不影响其平整度，因此对后续表面打磨、剪切等工序均无任何影响，大大简化了工序，减少了工作量。3、本专利技术利用球化原理（即片层状组织随变形量增加，球化率明显增加）进行TA15钛合金薄板的制备。首先，本专利技术通过对30mm～45mm厚的热轧板材进行快速水冷，以形成使其发生球化的魏氏组织。而传统工艺中淬火厚度为10mm～12mm厚，虽然该厚度淬透性好一些，但由于厚度较薄发生严重扭曲变形，使得后续校平、打磨、切割等工序的工作量严重加大，工序繁杂，经常造成表面氧化皮未去除干净，影响最终成品表面差的后果，使得不偿失。若是以成品板材厚度为1.0mm计算，传统工艺在厚度为10mm～12mm时进行水冷，其在水冷后的加工总变形量为90%左右；而本专利技术在厚度为30mm～45mm进行水冷，其在水冷后的加工总变形量为97%以上，总变形量明显增加，即使对粗片层组织而言，本专利技术采用如此大的变形量也可使其发生球化。另外，本专利技术经过大量创造性实验后得出，不能在板材厚度大于45mm时进行淬火，否则导致板材的淬透性太差，严重影响最终产品的显微组织均匀性。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1（a）为本专利技术实施例1制备的TA15钛合金薄板的横向金相组织照片。图1（b）为本专利技术实施例1制备的TA15钛合金薄板的纵向金相组织照片。图2（a）为本专利技术实施例2制备的TA15钛合金薄板的横向金相组织照片。图2（b）为本专利技术实施例2制备的TA15钛合金薄板的纵向金相组织照片。图3（a）为本专利技术实施例3制备的TA15钛合金薄板的横向金相组织照片。图3（b）为本专利技术实施例3制备的TA15钛合金薄板的纵向金相组织照片。图4（a）为本专利技术实施例4制备的TA15钛合金薄板的横向金相组织照片。图4（b）为本专利技术实施例4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将厚度为120mm～200mm的TA15钛合金板坯在始轧温度为β相变点以上10℃～15℃，终轧温度为β相变点以下10℃～15℃的条件下进行第一轧制，水冷后进行表面修磨处理，得到厚度为30mm～45mm的第一半成品板材；步骤二、将步骤一中所述第一半成品板材在始轧温度为β相变点以下60℃～90℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第二轧制，空冷后进行表面修磨处理，得到厚度为11mm～15mm的第二半成品板材；步骤三、将步骤二中所述第二半成品板材在始轧温度为β相变点以下60℃～90℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第三轧制，空冷后进行表面修磨处理，得到厚度为4mm～5mm的第三半成品板材；步骤四、将步骤三中所述第三半成品板材在始轧温度为β相变点以下100℃～130℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第四轧制，空冷后进行表面修磨处理，得到厚度为0.6mm～2.5mm，晶粒尺寸不大于6μm，延伸率不小于715%的超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板。

【技术特征摘要】
1.一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，其特征在于，
该方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为120mm～200mm的TA15钛合金板坯在始轧温度为
β相变点以上10℃～15℃，终轧温度为β相变点以下10℃～15℃的条件下进
行第一轧制，水冷后进行表面修磨处理，得到厚度为30mm～45mm的第一
半成品板材；
步骤二、将步骤一中所述第一半成品板材在始轧温度为β相变点以下
60℃～90℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第二轧制，空冷后进行表
面修磨处理，得到厚度为11mm～15mm的第二半成品板材；
步骤三、将步骤二中所述第二半成品板材在始轧温度为β相变点以下
60℃～90℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第三轧制，空冷后进行表
面修磨处理，得到厚度为4mm～5mm的第三半成品板材；
步骤四、将步骤三中所述第三半成品板材在始轧温度为β相变点以下
100℃～130℃，终轧温度不低于800℃的条件下进行第四轧制，空冷后进行
表面修磨处理，得到厚度为0.6mm～2.5mm，晶粒尺寸不大于6μm，延伸
率不小于715%的超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板。
2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕊宁，付文杰，李辉，谢英杰，周玉川，陈钧伟，王兴，李维，张娜，张嫦娟，舒滢，邓超，杨建朝，
申请(专利权)人：西部钛业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：