[发明专利]一种Ti60合金薄板的制备方法

说明书

【技术领域】                                             

本发明涉及一种合金薄板的制备方法，尤其是涉及一种Ti60合金薄板的制备方法。

【背景技术】

公知的，近年来，随着科学技术快速发展，先进飞行器对机动性及飞行速度提出了更高的指标，这就要求发动机推重比要进一步提高，高推重比航空发动机对钛合金的使用温度要求已达600℃，而常规钛合金不能满足这一要求，例如TC4服役温度≤400℃，TA15服役温度≤500℃；因此，世界各国相续开展了高温钛合金的研制，并获得了成功，例如：英国的IMI834、美国的Ti1100、俄罗斯的BT36和中国的Ti60、Ti600钛合金等，新型轻质耐高温钛合金结构材料的开发，大大促进了航空、航天等尖端科技产业的发展。

Ti60合金是一种近α型高温钛合金，具有密度低、比强度高、热稳定性好等优点，在600℃高温条件下抗拉强度可达650MPa以上，高温强度、高温持久及蠕变性能优越，服役温度可达600℃，能够部分替代镍基高温合金等高密度结构材料，由于部分替代镍基高温合金等高密度结构材料，飞行器重量可以减重近40%，大大降低了飞行器重量，且提高了发动机的推重比和效率，是先进飞行器发动机重要部件及导弹壳体理想材料，但是，Ti60钛合金属于高合金含量、多元复杂钛合金，具有强度高、工艺塑性差特性，加工制备1.0～3.0mm厚薄板困难，尤其对于制备宽度≥800mm大规格薄板更为困难。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种Ti60合金薄板的制备方法，所述的Ti60合金薄板的制备方法制备出的大规格Ti60合金薄板宽度≥800mm、厚度为1.0～3.0mm，其室温强度可达1100MPa以上，在600℃高温条件下抗拉强度可达700MPa以上；本发明性能优越、工艺路线新颖、制备成本低、工作效率高、还可制备出大规格材料并实现大批量生产。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种Ti60合金薄板的制备方法，所述方法具体操作步骤如下：

第一步、备料：先备好Ti60板坯，8～20mm厚的Q345钢板、直径为10～30mm的Q345钢条和高温隔离剂待用；

接上一步骤，第二步、热轧：采用3～4个火次将Ti60板坯轧至厚度为4～6mm，为包覆叠轧提供半成品板材坯料；

接上一步骤，第三步、叠轧包制作：根据薄板的成品规格，对Ti60薄板及Q345钢板进行分切，分切长宽精度均为(0,+5)mm，对角线偏差≤5mm，然后在Ti60板及Q345钢板表面均匀涂覆高温隔离剂，使用Q345钢板作为覆板，覆板之间夹2～6张4～6mm厚Ti60芯板，然后用Q345钢条对叠轧包四边进行焊封；

接上一步骤，第四步、包覆叠轧：坯料装炉温度及保温温度均为900～1050℃，保温时间以1.2±0.1min/mm计算，道次变形率在8～25%，控制终轧温度≥600℃，然后根据Ti60成品厚度规格不同，芯板/覆板变形系数为0.85～0.98，由变形系数、覆板厚度、Ti60芯板总厚度确定包覆叠轧目标厚度，同时应为Ti60成品薄板预留0.05～0.20mm砂光厚度余量；

接上一步骤，第五步、退火：采用大气气氛进行退火，退火板材摆放整齐后，上方压制30～100mm普碳钢板起压矫形作用，退火板材装炉温度≤650℃，在装炉温度下预热1～3小时后，升温至750～900℃退火温度进行保温，保温时间为1～5小时，依退火板材总厚度计算；

接上一步骤，第六步、表面砂光：在张力作用下，采用砂光方法去除Ti60薄板表面氧化层，首先使用80～180#砂带进行粗砂光，然后采用180～320#砂带进行精砂光，最终使用320#以上粒度磨料进行精抛光；

接上一步骤，第七步、酸洗：酸洗液由氢氟酸、硝酸及水组成，氢氟酸（HF）质量浓度为2.0～5.0%，硝酸(HNO₃)质量浓度为10.0～35.0%，两者之间的比例为HF：HNO₃=1：(3～10)；

接上一步骤，第八步、成品定尺剪：将宽度及长度毛边切除，得到成品规格Ti60薄板。