CN102873094A

CN102873094A - 一种钛合金超薄板材的加工方法

Info

Publication number: CN102873094A
Application number: CN2012104371317A
Authority: CN
Inventors: 付文杰; 吴晓东; 王蕊宁; 高维娜; 李辉; 党鹏; 王瑞琴; 叶红川; 吕利强
Original assignee: WESTERN TITANIUM TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: WESTERN TITANIUM TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种钛合金超薄板材的加工方法，该方法为：一、将冷轧钛合金板在650℃～750℃保温，使钛合金板表面微氧化为金黄色；二、包覆焊接成叠轧包；三、将叠轧包加热，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组进行轧制；四、退火处理，剪切拆包，得到钛合金板材，对钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，定尺截断，得到厚度为0.4mm～0.8mm的钛合金超薄板材。本发明的方法易于控制，操作简单方便，解决了制备厚度小于1mm钛合金薄板尺寸精度低、表面质量差、板型不良等难题，缩短了制作周期，提高了生产效率，满足了国内的市场需求，是一种节能、高效制备厚度小于1mm钛合金超薄板材的方法。

Description

一种钛合金超薄板材的加工方法

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种钛合金超薄板材的加工方法。

背景技术

钛合金不仅具有较小的密度、良好的室温、高温、低温力学性能，且在多种介质中具有优异的耐蚀性，可焊接、冷热成型等一系列优点，因此在航空航天、石油化工、造船、汽车，医药等部门都得到成功的应用。随着航空、航天及船舶等工业技术的发展，对钛合金超薄板的需求日益增加。目前，国内钛合金板材在生产技术、产品质量及规格方面，与日本、欧美等发达国家存在很大的差距，尤其是厚度小于等于0.8mm的钛合金薄板主要依赖于进口，远不能满足国内的市场需求。

钛合金变形抗力大，冷轧过程中轧制力大，加工硬化快，中间冷轧总加工率小，需要多次进行中间退火才能继续冷轧，从而增加了制作周期，提高了生产成本。另一方面冷轧时易出现掉渣、边裂、表面裂纹的现象，极大影响了板材表面质量，甚至导致板材的报废。因此很难采用冷轧单片钛合金板材的方法制备出尺寸精度高、表面质量好、板型优良的钛合金薄板。目前生产钛合金薄板常采用包覆叠轧的方法，即采用多张4mm～6mm热轧钛合金板用钢板四周包套焊接，然后进行热轧。此方法生产出的钛合金薄板表面橘皮现象严重，后续的表面处理来困难，而且还需再次的冷轧，工序繁琐，且板形不易控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种厚度为0.4mm～0.8mm的钛合金超薄板材的加工方法。该方法易于控制，操作简单方便，解决了制备厚度小于1mm钛合金薄板尺寸精度低、表面质量差、板型不良等难题，缩短了制作周期，提高了生产效率，满足了国内的市场需求，是一种节能、高效制备厚度小于1mm钛合金超薄板材的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛合金超薄板材的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将厚度为2mm～3mm的冷轧钛合金板在温度为650℃～750℃的条件下保温10min～20min，使钛合金板表面微氧化为金黄色；

步骤二、将3～6张步骤一中表面微氧化为金黄色的钛合金板叠放在一起，包覆焊接成叠轧包；

步骤三、将步骤二中所述叠轧包置于加热炉中加热至750℃～850℃，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行6～8道次的轧制，轧制过程中控制道次变形率不大于28%，总变形率为54%～80%；

步骤四、对步骤三中经轧制后的叠轧包进行退火处理，然后将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材，对钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，定尺截断，得到厚度为0.4mm～0.8mm的钛合金超薄板材。

上述的一种钛合金超薄板材的加工方法，步骤二中所述包覆焊接叠轧包的方法为：将3～6张表面微氧化为金黄色的钛合金板叠放在一起形成钛合金堆垛，接着在钛合金堆垛的上表面和下表面各放置一片钢板，并在两片钢板之间焊接钢条形成叠轧包。

上述的一种钛合金超薄板材的加工方法，所述叠轧包的头部和尾部分别留有两个长为20mm～50mm的气孔。

上述的一种钛合金超薄板材的加工方法，所述钢板和钢条的厚度均与钛合金堆垛的厚度相同。

上述的一种钛合金超薄板材的加工方法，步骤三中所述轧制的终轧温度不低于700℃。

上述的一种钛合金超薄板材的加工方法，步骤四中所述退火处理的制度为：退火温度为700℃～850℃，保温时间为0.5h～1.5h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的方法易于控制，操作简单方便，解决了制备厚度小于1mm钛合金薄板尺寸精度低、表面质量差、板型不良等难题，缩短了制作周期，提高了生产效率，满足了国内的市场需求，是一种节能、高效制备厚度小于1mm钛合金超薄板材的方法。

2、本发明所用的钛合金板在包覆前采用微氧化的方式在金属表面形成一层致密的氧化层，防止热轧时钛合金板之间的粘连，消除了涂覆防氧化涂层时表面不均匀的问题，且光洁度大大提高，有利于改善叠轧后钛合金板的表面质量。

3、本发明包覆所用的钛合金板为冷轧钛合金板，相较于以往的热轧钛合金板，表面更光滑，硬度更高，极大的减小了钛合金板之间的摩擦系数，减轻包覆叠轧时橘皮组织的产生，且成品板材的尺寸精度显著提高。

4、本发明将包覆所用的钛合金板的厚度由4mm～6mm降低至2mm～3mm，降低了橘皮组织的累积效应，且有利于控制板形。

5、本发明通过降低包覆叠轧的温度来提高钛合金板和钢板的硬度，减轻钛合金板与钢板、钛合金板与钛合金板之间的摩擦，防止板材因剧烈摩擦在钛合金板材表面产生微小细纹。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1

步骤一、将尺寸为2mm（厚）×1200mm（宽）×1300mm（长）的TC4冷轧板在温度为650℃的条件下保温20min，使TC4冷轧板表面微氧化为金黄色；

步骤二、将5张步骤一中表面微氧化为金黄色的TC4冷轧板叠放在一起，包覆焊接成叠轧包；所述包覆焊接叠轧包的方法为：将5张表面微氧化为金黄色的TC4冷轧板叠放在一起形成钛合金堆垛，接着在钛合金堆垛的上表面和下表面各放置一片10mm厚的钢板，并在两片钢板之间焊接10mm厚的钢条形成叠轧包，所述叠轧包的头部和尾部分别留有两个长为30mm的气孔；

步骤三、将步骤二中所述叠轧包置于加热炉中加热至800℃，待料热透后出炉，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行7道次的轧制，总变形率为75%，轧后尺寸为7.5mm（厚）×1200mm（宽）×5200mm（长），轧制过程各道次变形率依次为26.7%、25.0%、21.2%、19.2%、14.3%、11.1%、6.3%，控制终轧温度不低于700℃；

步骤四、对步骤三中经轧制后的叠轧包进行退火处理，然后将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材，对钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，定尺截断，得到厚度为0.4mm，宽度为1150mm，长度为2450mm的宽幅TC4钛合金薄板材；所述退火处理的制度为：退火温度为800℃，保温时间为1h。

实施例2

步骤一、将尺寸为2.5mm（厚）×1550mm（宽）×1250mm（长）的TC3冷轧板在温度为700℃的条件下保温15min，使TC3冷轧板表面微氧化为金黄色；

步骤二、将4张步骤一中表面微氧化为金黄色的TC3冷轧板叠放在一起，包覆焊接成叠轧包；所述包覆焊接叠轧包的方法为：将4张表面微氧化为金黄色的TC3冷轧板叠放在一起形成钛合金堆垛，接着在钛合金堆垛的上表面和下表面各放置一片10mm厚的钢板，并在两片钢板之间焊接10mm厚的钢条形成叠轧包，所述叠轧包的头部和尾部分别留有两个长为30mm的气孔；

步骤三、将步骤二中所述叠轧包置于加热炉中加热至800℃，待料热透后出炉，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行6道次的轧制，总变形率为72%，轧后尺寸为8.5mm（厚）×1550mm（宽）×4412mm（长），轧制过程各道次变形率依次为26.7%、24.6%、21.7%、18.5%、12.3%、8.6%，控制终轧温度不低于700℃；

步骤四、对步骤三中经轧制后的叠轧包进行退火处理，然后将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材，对钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，定尺截断，得到厚度为0.6mm，宽度为1500mm，长度为2000mm的宽幅TC3钛合金薄板材；所述退火处理的制度为：退火温度为750℃，保温时间为1h。

实施例3

步骤一、将尺寸为3mm（厚）×1400mm（宽）×1300mm（长）的TC 1冷轧板在温度为750℃的条件下保温10min，使TC 1冷轧板表面微氧化为金黄色；

步骤二、将3张步骤一中表面微氧化为金黄色的TC 1冷轧板叠放在一起，包覆焊接成叠轧包；所述包覆焊接叠轧包的方法为：将3张表面微氧化为金黄色的TC1冷轧板叠放在一起形成钛合金堆垛，接着在钛合金堆垛的上表面和下表面各放置一片9mm厚的钢板，并在两片钢板之间焊接9mm厚的钢条形成叠轧包，所述叠轧包的头部和尾部分别留有两个长为20mm的气孔；

步骤三、将步骤二中所述叠轧包置于加热炉中加热至750℃，待料热透后出炉，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行6道次的轧制，总变形率为70%，轧后尺寸为8mm（厚）×1400mm（宽）×4388mm（长），轧制过程各道次变形率依次为25.2%、22.3%、19.8%、17.5%、15.4%、9.1%，控制终轧温度不低于700℃；

步骤四、对步骤三中经轧制后的叠轧包进行退火处理，然后将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材，对钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，定尺截断，得到厚度为0.8mm，宽度为1350mm，长度为2000mm的宽幅TC1钛合金薄板材；所述退火处理的制度为：退火温度为700℃，保温时间为0.5h。

实施例4

步骤一、将尺寸为2mm（厚）×1300mm（宽）×1600mm（长）的TA15冷轧板在温度为650℃的条件下保温20min，使TA15冷轧板表面微氧化为金黄色；

步骤二、将6张步骤一中表面微氧化为金黄色的TA15冷轧板叠放在一起，包覆焊接成叠轧包；所述包覆焊接叠轧包的方法为：将6张表面微氧化为金黄色的TA15冷轧板叠放在一起形成钛合金堆垛，接着在钛合金堆垛的上表面和下表面各放置一片12mm厚的钢板，并在两片钢板之间焊接12mm厚的钢条形成叠轧包，所述叠轧包的头部和尾部分别留有两个长为40mm的气孔；

步骤三、将步骤二中所述叠轧包置于加热炉中加热至820℃，待料热透后出炉，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行6道次的轧制，总变形率为54%，轧后尺寸为16.5mm（厚）×1300mm（宽）×3491mm（长），轧制过程各道次变形率依次为20.8%、17.5%、12.8%、9.8%、6.5%、4.6%，控制终轧温度不低于700℃；

步骤四、对步骤三中经轧制后的叠轧包进行退火处理，然后将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材，对钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，定尺截断，得到厚度为0.8mm，宽度为1250mm，长度为1550mm的宽幅TA15钛合金薄板材；所述退火处理的制度为：退火温度为850℃，保温时间为1.5h。

实施例5

步骤一、将尺寸为3mm（厚）×1150mm（宽）×1300mm（长）的TC4冷轧板在温度为700℃的条件下保温15min，使TC4冷轧板表面微氧化为金黄色；

步骤二、将5张步骤一中表面微氧化为金黄色的TC4冷轧板叠放在一起，包覆焊接成叠轧包；所述包覆焊接叠轧包的方法为：将5张表面微氧化为金黄色的TC4冷轧板叠放在一起形成钛合金堆垛，接着在钛合金堆垛的上表面和下表面各放置一片15mm厚的钢板，并在两片钢板之间焊接15mm厚的钢条形成叠轧包，所述叠轧包的头部和尾部分别留有两个长为50mm的气孔；

步骤三、将步骤二中所述叠轧包置于加热炉中加热至850℃，待料热透后出炉，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行8道次的轧制，总变形率为80%，轧后尺寸为9mm（厚）×1150mm（宽）×6500mm（长），轧制过程各道次变形率依次为28%、25.2%、22.6%、18.6%、15.7%、14%、11.7%、8.2%，控制终轧温度不低于700℃；

步骤四、对步骤三中经轧制后的叠轧包进行退火处理，然后将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材，对钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，定尺截断，得到厚度为0.6mm，宽度为1100mm，长度为3050mm的TC4钛合金超薄板材；所述退火处理的制度为：退火温度为800℃，保温时间为1h。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种钛合金超薄板材的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钛合金超薄板材的加工方法，其特征在于，步骤二中所述包覆焊接叠轧包的方法为：将3～6张表面微氧化为金黄色的钛合金板叠放在一起形成钛合金堆垛，接着在钛合金堆垛的上表面和下表面各放置一片钢板，并在两片钢板之间焊接钢条形成叠轧包。

3.根据权利要求2所述的一种钛合金超薄板材的加工方法，其特征在于，所述叠轧包的头部和尾部分别留有两个长为20mm～50mm的气孔。

4.根据权利要求2所述的一种钛合金超薄板材的加工方法，其特征在于，所述钢板和钢条的厚度均与钛合金堆垛的厚度相同。

5.根据权利要求1所述的一种钛合金超薄板材的加工方法，其特征在于，步骤三中所述轧制的终轧温度不低于700℃。

6.根据权利要求1所述的一种钛合金超薄板材的加工方法，其特征在于，步骤四中所述退火处理的制度为：退火温度为700℃～850℃，保温时间为0.5h～1.5h。