【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金生产，具体涉及宽幅钛卷及其制备方法。
技术介绍
1、钛作为最轻的金属结构材料之一，其密度为钢铁的2/3，具有良好的耐海水和氯环境腐蚀，广泛应用于航空、航天、医疗和高端工业应用。但是，钛及其合金的大规模应用受到了其成型性差，单卷宽幅小，卷重小、价格昂贵等的限制。
2、由于纯α及近α钛合金的密排六方结构的对称性，六方密排(hcp)金属中<a>型滑移只有四个独立的滑移系，根据vonmises准则，多晶体至少需要5个独立的滑移系才能通过独立的位错滑移实现均匀塑性变形，hcp金属需要开动<c+a>锥面滑移或孪生以协调变形。对于商业纯钛，基面<a>滑移和锥面<c+a>滑移系开动的临界剪切应力比柱面滑移高约4～5倍，难以开动，导致钛及钛合金室温塑性较差。经过多辊冷轧+退火处理后的钛板仍然具有较强的各向异性，为了控制钛及钛合金的性能，再经循环相变处理后，各向异性得到了明显降低，其织构组成类型也发生了明显变化，其板带横、纵向屈服强度差异仍然达到30mpa以上。织构对纯钛的力学性能有着非常大的影响，导致成型过程中难以保持均匀变形，废品率较高。
3、纯钛中的α相是一种滑移系较少、对称性较差的密排六方结构金属，在加工或形变过程中不可避免地要产生晶体择优取向；另一方面，钛的织构又是一般工艺方法难以消除的。为了进一步改善变形钛及钛合金塑性，提高变形钛材在生活、化工领域的应用，需激活更多的非柱面滑移参与塑性变形，而激活非柱面滑移的有效措施是降低柱面与非柱面滑移系的临界
技术实现思路
1、为了解决现有卷式法生产的钛及钛合金板带板幅窄、卷重小和α型合金力学性能各向异性强烈造成的下游用户加工成型性差的问题，本专利技术提供一种宽幅钛卷及其制备方法。该宽幅钛卷提高了钛及钛合金卷带的性能均匀性，使得各向异性低，很大程度上提高了产品质量，降低了成本，具有良好的经济效益。
2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供宽幅钛卷，其化学成分按质量百分比计，包括mn：0.02～0.25％，al：0.02～0.25％，fe、c、n、o、h的总和≤0.34％；其余为纯钛和熔炼过程中不可避免的杂质。
4、进一步地，所述的宽幅钛卷，化学成分按质量百分比计，包括mn：0.02～0.25％，al：0.02～0.25％，fe、c、n、o、h的总和≤0.34％；其余为纯钛和熔炼过程中不可避免的杂质；其中，o元素含量≤0.1％，fe、c、n、h含量均≤0.06％。
5、第二方面，本专利技术提供宽幅钛卷的制备方法，包括以下步骤：
6、s1：根据设定的化学成分将原料熔炼后锻造开坯，板坯热连轧为热轧卷，酸洗后得到冷轧原料；
7、s2：将冷轧原料两次轧制，每次轧制6～8个道次，得到钛卷；
8、其中，一次轧制累计变形量50～70％，单道次变形量5～15％，通过中间连续式退火后进行二次轧制；退火时，采用中部预热边部保温的退火方法；
9、二次轧制累计变形量50～70％，单道次变形量5～15％，通过真空退火后得到宽幅钛卷成品。
10、进一步地，步骤s1中，锻造开坯通过3～5火次完成，第一火次始锻温度为870～970℃，后续火次始锻温度为780～880℃。
11、进一步地，步骤s1中，锻造采用半砧送进，送进量为截面高度方向的10％～50％，单道次压下量大于截面高度的10％，小于截面高度的20％。
12、进一步地，步骤s2中，一次轧制时，采用升速轧制，头部100m由0升至150～200m/min，尾部100m由150～200m/min降至0，中间段为恒定速率轧制。
13、进一步地，步骤s2中，一次轧制时，连续退火温度620～820℃，均温区长度20m，卷曲线速度为0.02～0.05m/s,，均温炉区张力1.0～2.5kn。
14、进一步地，步骤s2中，一次轧制时，前10m布置对称热电偶进行钛带中部预热，预热区布置于板宽中心位置，并向两侧延伸1/2板宽的50～70％；程序设定预热温度梯度，温度梯度系数为10～20℃/m，预热起始温度控制区间为500～600℃。
15、进一步地，步骤s2中，一次轧制时，后10m布置对称热电偶进行钛带边部保温措施，保温区布置于板宽边部，并由边部向内延伸1/2板宽的10～30％；程序设定温度保温梯度，温度梯度系数为10～20℃/m，炉区张力1.0～2.5kn；边部保温结束后吹气冷却小于500～600℃后进行卷曲。
16、进一步地，步骤s2中，二次轧制时，采用升速轧制，头部100m由0升至300～400m/min，尾部100m由300～400m/min降至0，中间段为恒定速率轧制。
17、进一步地，步骤s2中，二次轧制时，真空退火采用微正压氩气保护和高真空退火方式进行。
18、更进一步地，真空退火方式包括：装炉、通氩气、升温1段、保温1段、抽真空、升温2段、保温2段、升温3段、保温3段、吹氩、控温冷却、卸真空和出炉。
19、具体参数满足以下至少一项：
20、氩气压力为110～120kpa；
21、升温1段升温速率为20～50℃/h，保温温度为200～300℃，时间为2～5h；
22、升温2段升温速率为20～35℃/h，保温温度为500℃，保温时间根据卷径差设定，具体为[(外径-内径)/2]*(0.6～0.8)min，内外径以mm计；
23、升温3段升温速率为10℃/h，保温温度为570～630℃，保温时间根据卷径差设定，具体为[(外径-内径)/2]*(1.8～2.5)min，内外径以mm计。
24、有益效果：本专利技术利用低成本元素al合金化提高α-ti中的柱面滑移临界剪切应力，促进柱面滑移和基面滑移同时开动，利用低成本元素mn合金化降低α-ti中的锥面滑移临界剪切应力，促进锥面滑移和基面滑移同时开动，并通过控制轧制道次压下量，退火过程中部预热和边部保温的方法，最终制备单卷重超10t，宽度1500～2200mm，厚度0.3～1.5mm，表面质量良好的宽幅钛卷。本专利技术制备的钛卷，其带头、带中、带尾晶粒度按照gb/t6394-2017评晶粒度可控制级差在1级。按照gb/t228.1-2021进行薄板拉伸试样检测，头尾屈服强度波动小于15mpa，横纵向力学性能差异小于15mpa。
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1.宽幅钛卷，其特征在于：化学成分按质量百分比计，包括Mn：0.02～0.25％，Al：0.02～0.25％，Fe、C、N、O、H的总和≤0.34％；其余为纯钛和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的宽幅钛卷，其特征在于：化学成分按质量百分比计，包括Mn：0.02～0.25％，Al：0.02～0.25％，Fe、C、N、O、H的总和≤0.34％；其余为纯钛和不可避免的杂质；其中，O元素含量≤0.1％，Fe、C、N、H含量均≤0.06％。
3.权利要求1或2所述的宽幅钛卷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，
6.根据权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于：一次轧制时，连续退火温度620～820℃，均温区长度20m，卷曲线速度为0.02～0.05m/s，均温炉区张力1.0～2.5kN。
7.根据权利要求3～6任一项所述的制备方法，其特征在于：一次轧制时，前10m布置对称热电偶进行
8.根据权利要求3～7任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，
9.根据权利要求3～8任一项所述的制备方法，其特征在于：二次轧制时，真空退火采用微正压氩气保护和高真空退火方式进行；真空退火方式包括：装炉、通氩气、升温1段、保温1段、抽真空、升温2段、保温2段、升温3段、保温3段、吹氩、控温冷却、卸真空和出炉。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：满足以下至少一项：
...【技术特征摘要】
1.宽幅钛卷，其特征在于：化学成分按质量百分比计，包括mn：0.02～0.25％，al：0.02～0.25％，fe、c、n、o、h的总和≤0.34％；其余为纯钛和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的宽幅钛卷，其特征在于：化学成分按质量百分比计，包括mn：0.02～0.25％，al：0.02～0.25％，fe、c、n、o、h的总和≤0.34％；其余为纯钛和不可避免的杂质；其中，o元素含量≤0.1％，fe、c、n、h含量均≤0.06％。
3.权利要求1或2所述的宽幅钛卷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中，
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中，
6.根据权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于：一次轧制时，连续退火温度620～820...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾泽瑶，白于良，罗许，陈容，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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