[实用新型]用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构

说明书

技术领域

本实用新型属于钛合金金属复合板技术领域，涉及一种用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构。

背景技术

钛合金是航空航天工业常使用的一种重要结构材料，以TC4（Ti-6Al-4V）合金为代表，已成为钛合金领域中的王牌，在各领域使用量已占全部钛合金的75％～85％。该合金由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性较好，而被广泛用于战斗轰炸机的隔热板、导风罩、机尾罩，航天器的各种压力容器、燃料贮箱、仪器绑带、构架，火箭壳体、人造地球卫星、登月舱、载人飞船部件等航天航空领域。随着人们对钛合金优越性的进一步认识和其应用领域的扩大，促进了钛合金材料加工工艺的迅速发展，已成为研究、应用的主要方向。由于钛合金是(α+β)双相合金，以TC4（Ti-6Al-4V）合金为代表，具有组织稳定性好、良好的韧性、塑性和高温变形性，可以较好地进行热压力加工、淬火应用加工。同时，TC4钛合金Ti-6Al-4V的热导率低、弹性模量小、化学活性高，在轧制加工过程中易导致开裂、表面损伤等，又成为一种典型的难加工板材。

由于TC4 钛合金低温塑性差，冷变形加工硬化大，加热时吸气层和氧化皮的形成，致使合金钛在轧制中易出现裂纹、裂边、掉渣、压坑等工艺缺陷。现在一般采用单片轧制法生产薄板，其冷轧变形率不超过25%，且需要多次的冷轧和中间退火、碱、酸洗。在TC4 薄板生产中，碱、酸洗和打磨造成的无形损失高达30%左右，造成综合成品率只有35%-45%左右，且生产周期长，TC4 钛合金板材性能也不稳定。所以，现在急需出现一种质量好，组织性能好，力学性能好的用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构，质量好、组织性能好、力学性能好。

本实用新型采用的技术方案是，一种用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构，包括TC4合金板坯， TC4合金板坯的上下表面分别爆炸复合有TA2钛板层。

本实用新型的特征还在于，

TA2钛板层的厚度为0.7mm-1.0mm。

TC4合金板坯的厚度为220mm-250mm 。

本实用新型的用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构，其显著优点：

首先，利用纯钛板做包套，起到保护钛合金金属、减少其它金属离子的污染、降低加工力、改善板材受力状态，改善了组织和性能。可获得30μm以下的细小晶粒组织，其组织呈等轴组织，性能好。由于纯钛的保护使得钛合金不易产生裂纹、表面质量有效得以控制。

其次，由于纯钛保护轧制，将加工困难的变形部分变为包覆热加工，减少边部开裂和修剪，减少了几何损失和无形损失，成品率可提高到15%以上，生产周期缩短 1/3以上。经过爆炸复合后，经精整可得等轴组织，性能较好的钛合金板材，其强度σb在950～1100 MPa之间，弹性模量E=1.078×105MPa，断面收缩率ψ(%)≥25，塑性达8%以上，冷成形性能良好。

再次，轧制的钛合金TC4板，没有裂纹、表面质量和组织性能方面均达到国家标准，力学性能、生产效率大大提高，劳动条件也得到明显改善。 

附图说明

图1是本实用新型用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构的结构示意图。

图中，1. TA2钛板层，2. TC4合金板坯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构，如图1所示，包括TC4合金板坯2，TC4合金板坯2的上下表面爆炸复合TA2钛板层1。

TA2钛板层1的厚度为0.7mm-1.0mm，长为6000-8000mm，宽为1000mm-1300mm，TC4合金板坯2的厚度为220mm-250mm，长为6000mm-8000mm，宽为1000mm-1300mm。

本实用新型用于钛合金TC4板材轧制的板坯结构通过爆炸复合的方式，将TA2钛板层1与TC4合金板坯2结合起来，然后加热、在热轧机上轧制、冷轧、退火，得到钛合金TC4板。本实用新型爆炸复合钛合金TC4板表面光亮、具有等轴微细均匀的（α＋β）两相组织，满足超塑特性。利用TA2钛板做包套起到保护合金金属、减少其它金属离子污染、减小表面温降、降低加工力、改善板材受力状态，大大提高了（α＋β）两相区的变形率，改善了组织和性能。通过在钛合金板坯两面爆炸复合一层TA2钛板，在轧制过程中，因钛合金一般能发生同素异构转变，即882度是密排六方晶格的α钛转变为体心晶格结构的β钛，通过爆炸复合钛板后对钛合金TC4板或其它钛合金薄板的生产效果非常理想。