[发明专利]宽幅钛合金厚板轧制方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金加工领域，尤其涉及一种宽幅钛合金厚板轧制方法。

背景技术

钛合金因其密度低，比强度高等优点，广泛应用于航空、航天、舰船等领域。由于钛合金屈服强度高、弹性模量低，导致板材加工时变形抗力大、回弹性高，加工难度增加。

随着钛合金在航空、航天以及军工等领域应用的不断增加，材料设计要求幅宽越来越宽，对材料组织均匀性要求增高，目前TC4 ELI板材板幅已经超过3000mm，随着材料板幅增加，加工变形抗力随之增大，现有技术是采用宽幅轧机进行热轧及后续热处理消除残余应力，满足航空、航海等领域对高品质钛合金板材的需求。

为满足材料后续成型，材料塑性变形控制属于难点。一般生产过程通过合理的加热温度窗口提高材料塑性；通过控制变形量优化材料组织；通过合理的热处理温度控制材料性能。由于钛合金屈服强度高，抵抗变形能力大，且随着板幅增加，变形抗力也越随之增大，因材料塑性变形的限制，一般热加工时提高加热温度会造成材料组织粗大，性能恶化，大压下量会造成材料表面开裂，材料内部残余应力集中，板材会存在不同程度的弯曲和翘曲，影响板材质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高性能宽幅钛合金厚板轧制方法包括如下步骤：

步骤一：将宽幅钛合金厚板坯置于加热炉中，加热温度控制在α+β/β相变点以下10℃~50℃，保温150~600min；

步骤二：将经步骤一完成的加热板坯送入轧机进行单向轧制，轧制变形量为40% ~75%，终轧温度不低于α+β/β相变点以下200℃，得到钛合金厚板成品板材；

步骤三：采用快速冷却方法将步骤二中所述成品板材的温度降至300℃以下；

步骤四：对快速冷却后的成品板材进行固溶处理，固溶处理温度控制在890~970℃范围内，保温时间控制在1~3h。

所述步骤二的轧制道次为15~30个道次，且道次变形量控制在2%~8%，轧制速率控制在1m/s~10m/s。

所述快速冷却方法为在线水喷淋冷却。

所述宽幅钛合金厚板坯为TC4 ELI厚板坯，规格为厚×宽×长=150~300×2000~3200×1500~2500mm。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

 1、彻底解决了宽幅TC4 ELI钛合金厚板轧制吨位高，变形抗力大的现实难题，实现了宽幅钛合金板材的工业化生产，降低了生产成本，提高了生产效率。

2、本发明制造的宽幅TC4 ELI钛合金厚板，其在室温（20℃）条件下的抗拉强度Rm≥862Mpa、屈服强度Rp_0.2≥793Mpa、延伸率A5≥10%、断面收缩率Z≥24%、A_KV≥24J/cm²；显微组织为α+β两相区加工组织，说明本发明制造的宽幅TC4ELI钛合金厚板组织优异，力学性能优良。

附图说明

图1为本发明实施例1的性能数据表及显微组织图，

图2为本发明实施例2的性能数据表及显微组织图。

具体实施方式

下面所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

步骤一：将300×900×1500mm（厚×宽×长）规格TC4 ELI钛合金板坯置于加热炉中，在温度为950℃的条件下保温400min进行加热；

步骤二：将经步骤一完成加热的TC4ELI板坯以1500mm为宽送入3300mm轧机进行轧制，轧制分为28个道次完成，道次变形量为2~8%，轧制速率控制在1m/s~10m/s；采用红外测温仪对TC4ELI钛合金板坯的温度进行监测，保证终轧温度不低于800℃，得到厚度为90mm厚度的钛合金厚板成品板材；

步骤三：采用在线水喷淋冷却方法将步骤二中所述成品板材快速冷却至300℃以下。

步骤四：对冷却后的成品板材在温度920℃条件下保温2h左右进行固溶退火处理，得到钛合金厚板成品，经检测和试验，其性能数据和显微组织图见图1。

实施例2

步骤一：将200×1700×3200mm（厚×宽×长）规格TC4 ELI钛合金板坯置于加热炉中，在温度为950℃的条件下保温280min进行加热；