CN102274851A - 一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法 - Google Patents
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Abstract
一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，涉及一种金属板材的加工方法。其特征在于其轧制过程是采用钢板将钛合金板密闭包覆形成叠轧包后，再进行轧制的。本发明方法，轧制成本低廉，通过包覆组焊叠轧，采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，所得材料的综合性能优异。
Description
技术领域
一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，涉及一种金属板材的加工方法。
背景技术
钛合金是一种性能非常优异的金属材料，广泛用于航空、航天、化工、电子、体育用品等领域，钛合金板材是其重要的产品形式，占总量的40~60%，但是一般商用钛合金的冷加工能力都比较低（20%左右）。
按照传统的单片轧制工艺进行生产钛合金薄板需要多个热轧程和多个冷轧程，热轧程中间反复加热造成材料表面污染，为了消除表面污染又需要反复碱酸洗，增加了材料的损失对环境也有一定的影响。多个冷轧程中间需要反复退火和碱酸洗，而且每个冷轧程的变形量很小，造成材料组织不均匀，产生织构等造成产品性能中延伸率较低，达不到满足国际宇航标准要求的大于10%，弯曲性能不合格。整个单片轧制存在轧制周期长、成品率低、表面质量差、产品综合性能不好等问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效解决现有钛合金薄板加工周期长，成本较高，产品成材率低，产品延伸率低，表面状况不好弯曲性能不好问题的钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于其轧制过程是采用钢板将钛合金板包覆形成叠轧包后，再进行轧制的。
本发明的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于所述的包覆用的钢板的厚度为5~20mm。
本发明的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于钢板包覆的钛合金板多层叠加而成；钛合金板单层厚度为1~20mm；叠加后的钛合金板总厚度与包覆钢板的厚度比控制为0.2~2.5。
本发明的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于钢板与钛合金板材的单层厚度比为1~20：1。
本发明的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于所述的轧制过程的步骤包括：
（1）对钢板和钛板表面进行清理；
（2）将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板边侧覆上侧封钢板条；
（3）采用气体保护焊接将钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；
（4）将叠轧包进行轧制；
（5）将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；
（6）对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；
（7）对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得包覆叠轧钛合金薄板。
本发明的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于所述的叠轧包侧封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧封板面积的3%~20%。
本发明的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于所述的叠轧包进行轧制过程工艺条件为：在800℃~1000℃温度下，以5%~20%的道次压下量进行轧制，总的轧程变形量为50%~90%。
本发明的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，采用钢板在外侧和四周包覆钛合金板材，将钛合金板材相对封闭在一个钢板组成的盒体中，然后加热轧制，保证了钛合金板材的轧制过程在一个相对稳定的温度进行，确保成品薄板的性能稳定性。通过在一定的温度完成轧制可以根据需求合理设计轧制温度，获得适当的相比例，以保证特殊的性能要求，而且在适当高温下完成轧制，不存在金属的加工硬化，不会产生织构，材料的各向异性很小。本发明通过调整钛板和钢板的厚度比例，钛板的变形量，包覆组料后的加热温度等条件，生产的钛合金薄板可以满足国际上各种应用标准的要求。本发明生产的钛合金板材纵横向性能均匀，抗拉强度900~1200MPa、屈服强度850~1150MPa、延伸率10%~15%、弯曲性能能够承受105°弯曲后在放大20倍的显微镜下观察无裂纹。本发明通过选择合适的变形温度、合理的变形量和完善的包覆组料方式，将物理性能、化学性能和室温力学性能相差很大钢板作为外包材料，将钛合金板材做为内芯材料。利用钢板的低价值在外部作为保护，包覆包轧制到一定厚度，生产出高价值的内部钛合金薄板。
本发明方法，轧制成本低廉，通过包覆组焊叠轧，采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，所得材料的综合性能优异。
具体实施方式
一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其轧制过程是采用钢板将钛合金板包覆形成叠轧包后，再进行轧制的；包覆用的钢板的厚度为5~20mm；钢板包覆的钛合金板多层叠加而成；钛合金板单层厚度为1~20mm；叠加后的钛合金板总厚度与包覆钢板的总厚度比控制为0.2~2.5；钢板与钛合金板材的单层厚度比为1~20：1。
轧制过程的步骤包括：（1）对钢板和钛板表面进行清理；（2）将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板边侧覆上侧封钢板条；（3）采用气体保护焊接将钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；（4）将叠轧包进行轧制；（5）将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；（6）对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；（7）对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得包覆叠轧钛合金薄板。轧制过程工艺条件为：在800℃~1000℃温度下，以5%~20%的道次压下量进行轧制，总的轧程变形量为50%~90%。
实施例1
成品尺寸4.0×B×L mm
包覆用的钢板为Q235其厚度为14mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金（对应国外牌号为GR5/Ti6Al4V等）板材4层，单层厚度8.5mm，将2张钛板叠加，叠加的钛合金板总厚度为17mm；首先对钢板和钛板表面进行清理；再将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板前后左右边侧覆上钢板条；采用气体保护焊接将上下钢板和侧边钢条焊合，钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；叠轧包四周侧封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧封板面积的3%~20%。
将叠轧包加热到800℃进行轧制，以5%~20%的道次压下量进行轧制，经过50%的变形量使TC4板材轧制到成品厚度4.3mm，钢与钛板总的轧程变形量在55%~65%。
将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；
对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；
对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得4.0mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例2
成品尺寸4.0×B×L mm
与例1相似的包覆轧制。不同是包覆时钛合金板材的厚度增大到10mm，总的包覆轧制变形量增大到60～70%，而且包覆轧制的轧制温度为900℃。
包覆用的钢板为Q235其厚度为14mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金（对应国外牌号为GR5/Ti6Al4V等）板材2层，单层厚度10mm，将2张钛板叠加，叠加的钛合金板总厚度为20mm；首先对钢板和钛板表面进行清理；再将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板前后左右边侧覆上钢板条；采用气体保护焊接将上下钢板和侧边钢条焊合，钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；叠轧包四周侧封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧封板面积的3%~20%。
将叠轧包加热到900℃进行轧制，以5%~20%的道次压下量进行轧制，经过57%的变形量使TC4板材轧制到成品厚度4.3mm，钢与钛板总的轧程变形量在60%~70%。
将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；
对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；
对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得4.0mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例3
成品尺寸4.0×B×L mm
与例1相似的包覆轧制。不同是包覆时钛合金板材的厚度增大到10mm，总的包覆轧制变形量增大到60～70%，而且包覆轧制的轧制温度为950℃。
包覆用的钢板为Q235其厚度为14mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金（对应国外牌号为GR5/Ti6Al4V等）板材2层，单层厚度10mm，将2张钛板叠加，叠加的钛合金板总厚度为20mm；首先对钢板和钛板表面进行清理；再将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板前后左右边侧覆上钢板条；采用气体保护焊接将上下钢板和侧边钢条焊合，钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；叠轧包四周侧封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧封板面积的3%~20%。
将叠轧包加热到950℃进行轧制，以5%~20%的道次压下量进行轧制，经过57%的变形量使TC4板材轧制到成品厚度4.3mm，钢与钛板总的轧程变形量在60%~70%。
将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；
对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；
对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得4.0mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例4
成品尺寸2.0×B×L mm
与例1相似的包覆轧制。不同是成品厚度为2.0mm，包覆的钛合金板片数增加到3片，总的包覆轧制变形量增大到75～85%，而且包覆轧制的轧制温度为950℃。
包覆用的钢板为Q235其厚度为14mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金（对应国外牌号为GR5/Ti6Al4V等）板材3层，单层厚度7mm，将3张钛板叠加，叠加的钛合金板总厚度为21mm；首先对钢板和钛板表面进行清理；再将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板前后左右边侧覆上钢板条；采用气体保护焊接将上下钢板和侧边钢条焊合，钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；叠轧包四周侧封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧封板面积的3%~20%。
将叠轧包加热到950℃进行轧制，以5%~20%的道次压下量进行轧制，经过69%的变形量使TC4板材轧制到成品厚度2.2mm，钢与钛板总的轧程变形量在75%~85%。
将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；
对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；
对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得2.0mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例5
成品尺寸0.6×B×L mm
与例1相似的包覆轧制。不同是成品厚度为0.6mm，包覆的钛合金板张数增加到6张，总的包覆轧制变形量增大到80～90%，而且包覆轧制的轧制温度为950℃。
包覆用的钢板为Q235其厚度为14mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金（对应国外牌号为GR5/Ti6Al4V等）板材6层，单层厚度3mm，将6张钛板叠加，叠加的钛合金板总厚度为12mm；首先对钢板和钛板表面进行清理；再将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板前后左右边侧覆上钢板条；采用气体保护焊接将上下钢板和侧边钢条焊合，钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；叠轧包四周侧封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧封板面积的3%~20%。
将叠轧包加热到950℃进行轧制，以5%~20%的道次压下量进行轧制，经过75%的变形量使TC4板材轧制到厚度0.75mm，钢与钛板总的轧程变形量在80%~90%。
将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；
对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；
对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得0.6mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例6
成品尺寸0.6×B×L mm
与例1相似的包覆轧制。不同是成品厚度为0.6mm，包覆的钛合金板张数增加到6张，总的包覆轧制变形量增大到80～90%，而且包覆轧制的轧制温度为800℃。
包覆用的钢板为Q235其厚度为14mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金（对应国外牌号为GR5/Ti6Al4V等）板材6层，单层厚度3mm，将6张钛板叠加，叠加的钛合金板总厚度为12mm；首先对钢板和钛板表面进行清理；再将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板前后左右边侧覆上钢板条；采用气体保护焊接将上下钢板和侧边钢条焊合，钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；叠轧包四周侧封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧封板面积的3%~20%。
将叠轧包加热到800℃进行轧制，以5%~20%的道次压下量进行轧制，经过75%的变形量使TC4板材轧制到厚度0.75mm，钢与钛板总的轧程变形量在80%~90%。
将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；
对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；
对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得0.6mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
Claims (7)
1.一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于其轧制过程是采用钢板将钛合金板包覆形成叠轧包后，再进行轧制的。
2.根据权利要求1所述的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于所述的包覆用的钢板的厚度为5~20mm。
3.根据权利要求1所述的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于钢板包覆的钛合金板多层叠加而成；钛合金板单层厚度为1~20mm；叠加后的钛合金板总厚度与包覆钢板的厚度比控制为0.2~2.5。
4.根据权利要求1所述的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于钢板与钛合金板材的单层厚度比为1~20：1。
5.根据权利要求1所述的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于所述的轧制过程的步骤包括：
（1）对钢板和钛板表面进行清理；
（2）将清理后的二块钢板覆在钛合金板上下两面上，在钛合金板边侧覆上侧封钢板条；
（3）采用气体保护焊接将钛板封闭在钢板内部，形成叠轧包；
（4）将叠轧包进行轧制；
（5）将轧制后的板材切开四边，分出内部的钛合金薄板；
（6）对分出的钛合金薄板进行正常退火处理；
（7）对钛合金薄板进行表面研磨或砂光，既得包覆叠轧钛合金薄板。
6.根据权利要求4所述的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于所述的叠轧包侧封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧封板面积的3%~20%。
7.根据权利要求4所述的一种钢板包覆叠轧制备钛合金薄板的方法，其特征在于所述的叠轧包进行轧制过程工艺条件为：在800℃~1000℃温度下，以5%~20%的道次压下量进行轧制，总的轧程变形量为50%~90%。
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