一种宽幅钛合金板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种宽幅钛合金板的制备方法，包括如下步骤：加热板坯至相变温度以上20～60℃，一火次热轧，得到厚度12～15mm板坯，变形量在90％以上；剪切板坯，在温度1040

【技术实现步骤摘要】
一种宽幅钛合金板的制备方法


[0001]本专利技术属于钛合金加工
，尤其涉及一种宽幅钛合金板的制备方法。

技术介绍

[0002]随着汽车工业、航空工业、电子通信工业等行业的发展，人们对高性能钛合金板材的要求日益增强。作为新兴材料，钛合金具有比强度高、耐热、耐腐蚀性好等优点，在结构金属材料中占有重要地位。目前，宽幅钛合金的常规加工方式一般是横向
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纵向轧制，生产厚度10mm以下规格的宽幅钛合金板材一般只能实现宽度1200mm以下的产品，这主要是由于钛行业设备能力不足以及宽幅钛合金薄板加工中极易出现边裂等缺陷，导致切边量较大、成材率低、成本高，钛合金成品板宽度尺寸受限。由于幅宽较窄的板材，在加工成大型零件的过程中往往需要进行大量焊接，不仅焊接过程复杂，而且焊接中由于单位体积内热量集中，会造成热影响区变宽，组织性能不稳定，焊缝常成为易腐蚀源和断裂源，极大影响零件使用的安全性和寿命，不能满足工业使用的需求，因而，稳定高效地制备宽幅钛合金板是钛合金行业发展迫切的需求。
[0003]专利申请CN114393034A公开了一种大展宽比钛合金的制备方法，包括：S1、对钛扁锭原料进行加热处理，且出炉温度相变温度以上100～200℃；S2、对钛扁锭交替进行立轧和平轧多次，得到预成型坯料；S3、对预成型坯料先后进行横向轧制和纵向轧制，得到目标宽度的钛板坯；S4、退火得到成品钛板。该方法先用立
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平辊预成型轧制钛扁锭，再进行横向
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纵向轧制，将铸造组织转换为锻造组织，可减少因多道次、大展宽比轧制引起的鼓肚、边裂等问题，可制备展宽比为2.5～3.2、厚度为5～15mm的大展宽比中厚的钛板，例如选用厚度
×
宽度
×
长度为260mm
×
1700mm
×
L1的钛扁锭作为原料，所制备的成品板达到厚度
×
宽度
×
长度为12mm
×
4500mm
×
L2。该方法虽能够生产大展宽比的钛合金板，但成品板厚度较大，且其钛扁锭及成品板的宽度尺寸对生产设备要求较高，推广价值有限。
[0004]专利申请CN102489507A公开了一种钛合金宽幅薄板的制备方法，该方法为：一、将上下钢板及4
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6片钛合金板叠放在一起，焊接成包覆轧制包；二、采用2800mm的四辊可逆热轧机组，对步骤一中所述轧制包进行轧制；三、对经轧制后的轧制包进行去应力退火，然后将退火后的轧制包剪切开包，得到厚度为1.0mm
‑
2.5mm的钛合金薄板；四、对钛合金薄板表面进行修磨处理，然后采用1780mm的六辊可逆冷轧机组对修磨后的钛合金薄板进行冷轧，最后对冷轧后的钛合金薄板的进行机加工，得到厚度为0.6mm
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2.0mm，宽度为1000mm
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1500mm的钛合金宽幅薄板。该专利技术结合使用了本领域常用的钢板包覆轧制和冷轧，制备的钛合金薄板表面为冷轧表面，组织均匀，表面质量良好，但其薄板的最大宽度1500mm相对冷轧机宽度1780mm而言不到85％，冷轧机的宽度没有充分利用。
[0005]因此，如何获得质量可靠的宽幅钛合金板制备方法，将有效轧制宽度提升到轧辊宽度的90％以上，利用现有生产设备即可实现宽幅钛合金板的高效、低成本生产，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于，从工艺流程各环节的设计，在无需更新轧制设备的基础上，提供一种宽幅钛合金板的制备方法。本方法不仅能够将轧机的有效轧制宽度提升到轧辊宽度的90％以上，还能够简化工艺、缩短制备时间，综合降低生产成本。
[0007]具体的，本专利技术提供了一种宽幅钛合金板的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：将轧制用板坯，加热至相变温度以上20～60℃，一火次热轧，得到厚度为12～15mm板坯，变形量在90％以上；
[0009]步骤二：将板坯剪切，在温度1040
±
20℃下加热20～30分钟，水淬；
[0010]步骤三：将板坯再加热到900～950℃，进行二火次热轧，得到厚度为3～5mm的薄板坯；
[0011]步骤四：将两张薄板坯叠放，用压机压紧排气后，本体焊接得到叠轧包，对叠轧包加热到880～920℃，叠轧得到单片厚度为1.5～2.5mm的板坯；分离两张板坯；
[0012]步骤五：对叠轧后的单张板坯进行温轧，变形量10～15％；
[0013]步骤六：通过阶梯控温方式一步完成热处理和板形处理，得到成品钛合金板。
[0014]区别于通常在相变温度以下进行热轧，本专利技术将一火次热轧的温度提升到相变温度以上20～60℃，配合90％以上的高变形量来克服热轧的高温影响，有助于提高钛合金显微组织再结晶程度，提升晶粒球化和再结晶均匀程度，有利于生产质量更佳的钛合金板材。
[0015]步骤二属于β相固溶热处理，该处理能够将合金中的杂质元素、第二相等通过高温与相变将他们全部固溶到金属中，消除偏析，使内部组织均匀化。有利于消除钛合金表面的白色亮条、亮点、亮块等异常现象，而这些白亮条物质是裂纹易产生的地方。通过β相固溶热处理，可消除原加工织构和纤维组织等改善材料各向同性，消除各向异性改善加工性能。可使钛合金保持较多的空位和缺陷以及储存变形能，为后续加工过程中发生回复、再结晶以及时效析出物提供成核位置，从而达到钛合金析出物弥散、细化晶粒的效果，有利于提高塑性。此外，通过β相固溶热处理，尽量多的将高温β相保留下来，有助于提高合金加工性能。
[0016]本专利技术采用两张钛合金薄板坯叠放焊接后叠轧。一方面，限制钛合金薄板数量，改传统包覆轧制为双板叠轧，省略钢板基板的使用，降低粘附风险和生产成本；另一方面，通过叠放两张钛合金薄板，有效降低了热叠轧最小规格，突破了轧机最小厚度规格极限；此外，通过叠轧包的方式，能够防止单板轧制时板坯边缘破裂等缺陷，相对提升板坯的成品宽度和质量。经过前述热轧、叠轧等工序之后的单张板坯进入温轧工序，其板坯尺寸和质量以及待变形量，都显著降低了温轧的轧机要求和难度，使得用于温轧的轧机有效轧制宽度提升到轧机总宽度的90％以上，优选95％以上。
[0017]可见，本专利技术所述的“宽幅”具有两层含义：一是绝对宽幅，本专利技术的制备方法能够生产宽度在1200mm以上，优选1300mm以上，更优选1500mm以上的钛合金板材；二是相对宽幅，本专利技术的制备方法提供的工艺流程具有广泛的适应性，即能够将现有的轧机有效轧制宽度提升到轧机轧辊宽度的90％以上，优选95％以上，例如采用1780mm的可逆冷轧机，可以制备宽度大于1600mm的宽幅钛合金板材。
[0018]进一步的，步骤一中，一火次热轧依次包括如下步骤：
[0019]S1.1：沿板坯宽度方向多道次轧制，且单道次轧制的压下率为10％～20％，温度控
制在相变温度以上40～6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽幅钛合金板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将轧制用板坯，加热至相变温度以上20～60℃，一火次热轧，得到厚度为12～15mm板坯，变形量在90％以上；步骤二：将板坯剪切，在温度1040
±
20℃下加热20～30分钟，水淬；步骤三：将板坯再加热到900～950℃，进行二火次热轧，得到厚度为3～5mm的薄板坯；步骤四：将两张薄板坯叠放，用压机压紧排气后，本体焊接得到叠轧包，对叠轧包加热到880～920℃，叠轧得到单片厚度为1.5～2.5mm的板坯；分离两张板坯；步骤五：对叠轧后的单张板坯进行温轧，变形量10～15％；步骤六：通过阶梯控温方式一步完成热处理和板形处理，得到成品钛合金板。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述一火次热轧依次包括如下步骤：S1.1：沿板坯宽度方向多道次轧制，且单道次轧制的压下率为10％～20％，温度控制在相变温度以上40～60℃；S1.2：旋转板坯90
°
，沿板坯长度方向多道次轧制，且单道次轧制的压下率为15％～25％，温度控制在相变温度以上20～50℃。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述二火次热轧采用的热轧机机组具有至少1组异速异步轧机和至少1组异径异步轧机。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，沿板坯前进方向，所述热轧机机组各轧机的辊间压力逐步增加；异速异步轧机的上辊速度V1：下辊速度V2为1.3～1.6，异径异步轧机上辊直径R1：下辊直径R2为1：(1.1～1.4)。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，在步骤三之后、步骤四之前，对薄板坯进行表面处理，包括如下步骤：A.碱洗：将薄板坯浸泡在460～520℃的碱熔融液中，碱洗5...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁秦峰，刘涛，梁必成，
申请(专利权)人：浙江申吉钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：