[发明专利]一种舰船用TA5钛合金中厚板材的短流程制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种板材制备方法，尤其是涉及一种舰船用TA5钛合金中厚板材的短流程制备方法。

背景技术

钛及钛合金具有强度高、耐热、耐腐蚀等优良特性，因此在航空、化工、海洋工程中得到广泛应用。TA5 钛合金名义成分为Ti-4Al-0.005B，是一种全α型钛合金。TA5 钛合金具有良好的焊接及耐蚀性能，可用做海水腐蚀环境下的结构材料，目前已成功的用于造船业。

TA5的铝当量5.0，是单相密排六方结构（HCP），与面心立方（FCC）和体心立方（BCC）结构相比，其滑移系少，塑性较差，轧制过程中极易产生裂纹。尤其是板材边部降温快裂纹较深，容易导致成板材修磨薄尺。

目前钛合金轧制减少裂纹的途径有三个：一、增加火次、减少火次变形率；二、板坯涂覆防氧化涂层；三、板坯包覆塑性较好的纯钛层。而现有的方法，不是流程长，生产效率低下，就是使用效果欠佳，难以实现大规模生产。

此外，TA5中厚板材轧制板形控制困难，尤其是板材长度较短的时候很容易出现轧制板形不良，而一旦板形不良，需要使用高耗能的、周期长的压矫形处理板形，对生产效率和交期造成不利影响。

发明内容

本发明的目的是为解决TA5中厚板材轧制板形控制困难，尤其是板材长度较短的时候很容易出现轧制板形不良，而一旦板形不良，需要使用高耗能的、周期长的压矫形处理板形，对生产效率和交期造成不利影响的问题，提供一种舰船用TA5钛合金中厚板材的短流程制备方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种舰船用TA5钛合金中厚板材的短流程制备方法，包括如下步骤：

步骤一、板坯选用：取TA5钛合金板坯，定义TA5钛合金板坯的长度为，TA5钛合金板坯的宽度为，TA5钛合金板坯的厚度为，TA5钛合金板坯的尺寸符合如下标准：

（1）

（2）

其中公式（1）中mm为长度单位毫米，公式（2）中为成品TA5钛合金板材的厚度；

步骤二、检验板坯：将步骤一中获得TA5钛合金板坯进行检验：定义成品TA5钛合金板材的板形不良余量为；

（3）

公式（3）中分别为步骤一中确定的TA5钛合金板坯的厚度、宽度和长度尺寸，分别为成品TA5钛合金板材的厚度、宽度和长度尺寸，为成品TA5钛合金板材的切边预留量，为有效长度系数；

取轧机最小可轧板坯长度并定义为，将与对比，如果，则重复步骤一重新确定TA5钛合金板坯尺寸，直至，则确定TA5钛合金板坯待用；

步骤三、确定板坯展宽方向和轧机下压程度：定义TA5钛合金板材的展宽变形量为，且，取一值，并确定一个与对应的标准TA5钛合金板坯的宽度和一个与对应的展宽后的TA5钛合金板材的厚度，并根据展宽后的TA5钛合金板材的厚度确定轧机在展宽过程中的下压程度；

（4）

（5）

公式（4）中为成品TA5钛合金板材的宽度、为成品TA5钛合金板材的切边预留量；

取步骤二中确定的TA5钛合金板坯的长度和TA5钛合金板坯的宽度，分别与标准TA5钛合金板坯的宽度进行对比，如果TA5钛合金板坯的长度满足，则对TA5钛合金板坯的长度进行展宽，如果TA5钛合金板坯的宽度满足，则对TA5钛合金板坯的宽度进行展宽；

步骤四：展宽与轧制成型：

步骤a、定义TA5钛合金板实测β转变温度为，TA5钛合金板坯展宽温度为；，取步骤二中确定的TA5钛合金板坯加热至，持续加热时间，，公式中为保温时间系数，单位为：min/mm；为TA5钛合金板坯的厚度，单位为mm；取值为0.6-1.5min/mm，加热完成后按照步骤三中确定的轧机下压程度以及展宽方向进行展宽，控制展宽轧制的道次数不大于3次，展宽完成；

步骤b、接步骤a将展宽后的TA5钛合金板坯转动90°角进行轧制，持续轧制直至板坯厚度等于成品厚度；轧制过程中控制轧制温度≥750℃，轧制过程中控制轧制道次变形率≤30%，最末两个道次轧制变形率≤25%,定义轧制总变形量为，；

步骤五、定尺分切：将步骤四中得到板材中的板形不良预留量切除，选取板形和表面质量良好的部位对成品板材进行定尺分割；

步骤六、热处理：取步骤六中处理后的板材进行单张退火，先将板材加热至600～800℃，然后持续加热时间为 ，，其中为保温时间系数，单位为：min/mm；为成品TA5钛合金板材的厚度，单位为mm，其中取值为2.0-5.0 min/mm；加热完成后进行空冷；