CN107470358A - 一种钛合金薄板的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛合金薄板的加工方法，该方法为：采用经过清洗的钢板将钛合金板密闭包覆形成叠轧包，再对叠轧包进行轧制，轧制后经退火处理并拆分，最后进行砂光和酸洗最终得到钛合金薄板。本发明的方法易于控制，操作简单方便，提高了钛合金薄板的表面质量，满足了国内的市场需求，是一种节能、高效制备钛合金薄板的方法。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，涉及一种钛合金薄板的加工方法。
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，尤其是一些超薄钛合金板材主要依赖于进口，远不能满足国内的市场需求。
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热轧钛合金板叠加，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，极大影响了板材表面质量，甚至导致板材的报废。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金薄板的加工方法，解决了制备钛合金薄板表面质量差、工序复杂的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种钛合金薄板的加工方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将钢板和钛合金板表面的污渍清理干净；
步骤2、将多层钛合金板叠加在一起形成钛合金堆垛，在叠加后的钛合金堆垛的上下两面各覆上清理后的钢板，并在钛合金堆垛边侧覆上侧封钢板条；
步骤3、将钢板和钢板条焊接起来包覆住钛合金堆垛，形成叠轧包；
步骤4、将步骤3中所述叠轧包置于加热炉中加热至860℃-1000℃，到达该温度区间后继续保温30min出炉，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行轧制，轧制过程中控制道次变形率不大于30％；
步骤5、对步骤4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；
步骤6、对步骤5中得到的钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，得到包覆叠轧钛合金薄板。
本发明的特点还在于：
钛合金板的单层厚度为3mm-4mm；叠加后的钛合金堆垛总厚度与包覆用的钢板、钢条的厚度相同。
叠轧包侧封板上留有均匀的通气孔，通气孔面积占整个侧封板面积的15％。
轧制的终轧温度为850℃-1100℃，以5％-20％的道次压下量进行轧制，总的轧程变形量为45％-85％。
酸洗过程采用体积浓度为45％的硝酸，在常温下酸洗15min。
本发明的一种钛合金薄板的加工方法，采用钢板在外侧和四周包覆钛合金板材，将钛合金板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，将钛合金板材作为内芯材料。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。
本发明的有益效果是包覆所用的钛合金板的厚度由4mm-6mm降低至3mm-4mm，降低了橘皮组织的累积效应，且有利于控制板形。整个过程易于控制，操作简单方便，解决了制备钛合金薄板表面质量差、工序复杂的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种钛合金薄板的加工方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将钢板和钛合金板表面的污渍清理干净；
步骤2、将多层钛合金板叠加在一起形成钛合金堆垛，在叠加后的钛合金堆垛的上下两面各覆上清理后的钢板，并在钛合金堆垛边侧覆上侧封钢板条；
步骤3、将钢板和钢板条焊接起来包覆住钛合金堆垛，形成叠轧包；
步骤4、将步骤3中所述叠轧包置于加热炉中加热至860℃-1000℃，到达该温度区间后继续保温30min出炉，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行轧制，轧制过程中控制道次变形率不大于30％；
步骤5、对步骤4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；
步骤6、对步骤5中得到的钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，得到包覆叠轧钛合金薄板。
实施例1
成品尺寸0.8×B×L mm
包覆用的钢板为Q235，其厚度为6mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金板材，单层厚度3mm，将2张钛合金板叠加，叠加的钛合金堆垛总厚度为6mm；首先将钢板和钛合金板表面的污渍清理干净；再将2张钛合金板叠加在一起形成钛合金堆垛，在叠加后的钛合金堆垛的上下两面各覆上清理后的钢板，并在钛合金堆垛边侧覆上侧封钢板条；将钢板和钢板条焊接起来包覆住钛合金堆垛，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15％。
将叠轧包加热到860℃进行轧制，以10％-30％的道次压下量进行轧制，经过66％的变形量使TC4板材轧制到成品厚度1.0mm，钢与钛合金板总的轧程变形量在45％-55％。
将轧制后叠轧包进行退火处理；
将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材；
对拆包后的钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，既得0.8mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例2
成品尺寸1.0×B×L mm
包覆用的钢板为Q235，其厚度为9mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金板材，单层厚度3mm，将3张钛合金板叠加，叠加的钛合金堆垛总厚度为9mm；首先将钢板和钛合金板表面的污渍清理干净；再将3张钛合金板叠加在一起形成钛合金堆垛，在叠加后的钛合金堆垛的上下两面各覆上清理后的钢板，并在钛合金堆垛边侧覆上侧封钢板条；将钢板和钢板条焊接起来包覆住钛合金堆垛，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15％。
将叠轧包加热到900℃进行轧制，以10％-30％的道次压下量进行轧制，经过65％的变形量使TC4板材轧制到成品厚度1.1mm，钢与钛合金板总的轧程变形量在55％-65％。
将轧制后叠轧包进行退火处理；
将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材；
对拆包后的钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，既得1.0mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例3
成品尺寸0.9×B×L mm
包覆用的钢板为Q235，其厚度为7mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金板材，单层厚度3.5mm，将2张钛合金板叠加，叠加的钛合金堆垛总厚度为7mm；首先将钢板和钛合金板表面的污渍清理干净；再将2张钛合金板叠加在一起形成钛合金堆垛，在叠加后的钛合金堆垛的上下两面各覆上清理后的钢板，并在钛合金堆垛边侧覆上侧封钢板条；将钢板和钢板条焊接起来包覆住钛合金堆垛，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15％。
将叠轧包加热到950℃进行轧制，以10％-30％的道次压下量进行轧制，经过70％的变形量使TC4板材轧制到成品厚度1.1mm，钢与钛合金板总的轧程变形量在65％-70％。
将轧制后叠轧包进行退火处理；
将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材；
对拆包后的钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，既得0.9mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例4
成品尺寸1.0×B×L mm
包覆用的钢板为Q235，其厚度为8mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金板材，单层厚度4mm，将2张钛合金板叠加，叠加的钛合金堆垛总厚度为8mm；首先将钢板和钛合金板表面的污渍清理干净；再将2张钛合金板叠加在一起形成钛合金堆垛，在叠加后的钛合金堆垛的上下两面各覆上清理后的钢板，并在钛合金堆垛边侧覆上侧封钢板条；将钢板和钢板条焊接起来包覆住钛合金堆垛，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15％。
将叠轧包加热到1000℃进行轧制，以10％-30％的道次压下量进行轧制，经过70％的变形量使TC4板材轧制到成品厚度1.2mm，钢与钛合金板总的轧程变形量在65％-70％。
将轧制后叠轧包进行退火处理；
将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材；
对拆包后的钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，既得1.0mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
实施例5
成品尺寸0.8×B×L mm
包覆用的钢板为Q235，其厚度为12mm；钢板包覆的钛合金板为TC4钛合金板材，单层厚度4mm，将3张钛合金板叠加，叠加的钛合金堆垛总厚度为12mm；首先将钢板和钛合金板表面的污渍清理干净；再将3张钛合金板叠加在一起形成钛合金堆垛，在叠加后的钛合金堆垛的上下两面各覆上清理后的钢板，并在钛合金堆垛边侧覆上侧封钢板条；将钢板和钢板条焊接起来包覆住钛合金堆垛，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15％。
将叠轧包加热到1100℃进行轧制，以10％-30％的道次压下量进行轧制，经过75％的变形量使TC4板材轧制到成品厚度1mm，钢与钛合金板总的轧程变形量在65％-70％。
将轧制后叠轧包进行退火处理；
将经退火处理后的叠轧包剪切拆包，得到钛合金板材；
对拆包后的钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，既得0.8mm包覆叠轧TC4钛合金薄板。
Claims (5)
1.一种钛合金薄板的加工方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将钢板和钛合金板表面的污渍清理干净；
步骤2、将多层钛合金板叠加在一起形成钛合金堆垛，在叠加后的钛合金堆垛的上下两面各覆上清理后的钢板，并在钛合金堆垛边侧覆上侧封钢板条；
步骤3、将钢板和钢板条焊接起来包覆住钛合金堆垛，形成叠轧包；
步骤4、将步骤3中所述叠轧包置于加热炉中加热至860℃-1000℃，到达该温度区间后继续保温30min出炉，出炉后采用2800mm的四辊可逆热轧机组对叠轧包进行轧制，轧制过程中控制道次变形率不大于30％；
步骤5、对步骤4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；
步骤6、对步骤5中得到的钛合金板材表面进行砂光和酸洗处理，得到包覆叠轧钛合金薄板。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金薄板的加工方法，其特征在于钛合金板的单层厚度为3mm-4mm；叠加后的钛合金堆垛总厚度与包覆用的钢板、钢条的厚度相同。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金薄板的加工方法，其特征在于步骤3所述的叠轧包侧封板上留有均匀的通气孔，通气孔面积占整个侧封板面积的15％。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金薄板的加工方法，其特征在于所述步骤4轧制的终轧温度为850℃-1100℃，以10％-30％的道次压下量进行轧制，总的轧程变形量为45％-85％。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金薄板的加工方法，其特征在于所述步骤6中酸洗过程采用体积浓度为45％的硝酸，在常温下酸洗15min。
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