[发明专利]一种钛及钛合金板材的校形退火方法

说明书

技术领域

本发明属于钛及钛合金板材制备技术领域，具体涉及一种钛及钛合金板材的校形退火方法。

背景技术

随着航空、航天及船舶等工业技术的发展，对钛及钛合金宽幅薄板的要求日益增多，对板材不平度要求也越来越高。目前国内常用的钛及钛合金薄板校形退火方法主要有以下三种：1)真空退火炉校形处理→检验交货；2)大气退火炉校形退火→碱酸洗→检验交货；3)蠕变退火→碱酸洗→检验交货。真空退火炉校形处理效果受装炉量多少、原始板型情况等因素影响较大；后两种方法退火后必须进行表面处理，后续工序增多，生产成本增加、交货周期延长。

钛及钛合金板材回弹大(钛的杨氏模量仅为钢的一半)且强度高，在室温下矫正到期望平直度后，板材表面产生的残余应力能使板形保持暂时平整，但随后的磨削加工或化学处理会使板面的残余应力平衡状态被打破，使板形再次劣化而出现废品。金属材料的固定应力达到某一临界值以上，加热到一定温度，即使应力不增加，其金属材料的塑性变形也会随着时间的延长而不断发展，这就是材料的蠕变过程。经过这一过程，金属材料的原始弹性被蠕变变形(其绝大部分为塑性变形)所取代，材料的应力也随时间的严惩而逐渐释放。因此，钛及钛合金板材矫平一般采用校平和退火同时完成的方法进行处理。而传统的校平工艺由于压板的单位压力有限且压板的热容量大，使生产效率低下且校形效果不理想。蠕变校形的方法是利用退火板材内外部压力差达到板材校形的方法(压力可达4～8t/m²)，而传统工艺矫形压板产生的压力一般小于2t/m²。

蠕变校形后会产生表面氧化，并且由于退火时间长，氧化皮还比较致密，不易去除，而传统校平退火压校形方法又无法满足板材较高平直度的要求

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，提供一种钛及钛合金板材的校形退火方法。该方法将对板材的配重离散化，在配重压板重量不变甚至减小的情况下，减小受力面积，得到作用到板材上的压强远远超过蠕变过程中的4t/m²～8t/m²。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在真空退火炉的料盘上放置不平度不大于3mm/m的垫板，然后将待处理的板材整齐叠放于垫板上；所述板材为钛板材或钛合金板材；

步骤二、将隔离垫板置于最上层板材上方，然后将多个压块平铺于隔离垫板上并使压块的平铺面积完全覆盖住待处理的板材；

步骤三、将配重压板置于步骤二中所述压块上，并在配重压板四周与垫板之间的空间放置用于支撑配重压板防止配重压板变形的金属支撑物；

步骤四、对真空退火炉的料盘进行清理，去除料盘和压板上的粉尘颗粒，然后将料盘推入真空退火炉中，按照设计的退火工艺曲线进行退火处理。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤一中所述板材的叠放厚度不大于50mm。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤一中所述垫板的材质为纯钛。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤二中所述隔离垫板的材质为纯钛，隔离垫板的厚度为1.0mm～5.0mm，隔离垫板的不平度不大于3mm/m。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤二中所述压块的材质为碳钢。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤二中所述平铺于隔离垫板上的压块的高度公差不大于1mm。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤二中所述压块的高度为10mm～100mm，压块的上表面和下表面为边长不大于100mm的正方形。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤三中所述配重压板的重量≥4A吨，其中A为瞬时作用面积，单位为m²，A的计算方法为：当板材的表面积＜1m²时，A为板材表面积的1/2；当板材的表面积为1m²～2m²，A为板材表面积的1/3；当板材的表面积＞2m²，A为板材表面积的1/4。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤三中所述金属支撑物的高度为板材的叠放厚度、隔离垫板的厚度和压块的高度之和。

上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤四中所述退火处理过程中控制升温速率为2℃/min，待炉内温度降至250℃时向炉内充氩气冷却。

本发明与现有技术相比具有以下优点：