[发明专利]一种减小深冲用纯钛薄板带各向异性的制造方法

说明书

一种减小深冲用纯钛薄板带各向异性的制造方法，属于金属材料力学冶金领域。该方法的步骤包括：将热轧或冷轧后的钛板带，加热至β相变温度以上0～40℃，保温0.1～10min后冷却至室温，再在原轧制方向施加最后一个轧程的冷轧变形，之后进行再结晶退火，得到轧向和横向的屈服强度差小于35MPa，断后伸长率的绝对偏差小于5％的深冲用纯钛薄板带。本发明制造纯钛薄板带组织中的(0001)基面上织构组分多，晶粒取向差分布图中大角度孪晶界占比高。所制造钛薄板带的屈服强度和断后伸长率的各向异性低，成形性能好。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及减小深冲用纯钛薄板带各向异性的制造方法。

背景技术

钛及钛合金由于密度小、比强度高和耐腐蚀性好，在能源、军工和航空航天等领域的应用越来越广泛。经热轧后冷轧退火的TA1薄带主要用于发电站冷凝器和板式换热器等方面，以及家用深冲钛制品的制造领域，产量约占加工材的一半以上。

TA1在常温下属于具有密排六方结构的α-Ti，滑移变形时由柱面a滑移和基面a滑移共同作用产生二阶棱锥面c+a滑移，存在4个独立的滑移系，与立方晶系金属相比，其对称性差，塑性变形机制复杂，所以在冷轧过程中会形成显著的形变织构。在再结晶退火过程中，织构的最大极密度随着退火温度的提高和保温时间的延长而增强，但是织构强度并不会主导试验材料的成形性能，其主要影响因素为织构类型及其分布。具有HCP结构的α-Ti由于层错能较高，中间再结晶退火不易形成退火孪晶。在本发明中，热处理时加热至α→β相变点以上0～40℃易发生孪晶变形，然后快冷导入应变，形成0001//ND和//ND孪晶。纯钛中不同变形方式的临界分切应力(CRSS)为：柱面a滑移＜基面a滑移＜孪生＜锥面c+a滑移，所以当进行不同方向的拉伸压缩变形时便会激活不同孪晶，通过调整晶体取向并释放应力集中进一步激发滑移，二者之间的相互作用。对比织构分析可知，取向为0001//ND和//ND孪晶的产生会使晶粒取向发生变化，促进基面织构组分的形成，降低各向异性。不同冷变形量和热处理方法会对织构的产生显著影响。通过改变轧制规程和热处理方法来开动更多的滑移、孪生系并促进其相互作用，改善织构类型，削弱织构强度，降低材料力学性能在各方向性能差异，提高材料成形性能。

因此，研究人员提出多种提高钛板成形性的方法。在专利公开文献CN 108994077中介绍了一种多次换向轧制与热处理相结合的方法来削弱TC4钛合金板材的各向异性，但是多次的换向热轧不能应用钛带材的连续生产。日本公开文献JP2016/069543中公开了一种钛材反复多次冷轧和退火来制造表面具有0.1～2.0μm硬化层的钛薄板的方法，使钛薄板具有优异加工性的同时，提高强度、降低塑性的各向异性，但是表面硬化层的存在使延伸率收到一定影响。日本公开文献JP2002/194591中先去除冷轧钛带表面油污，再真空退火得到成形性能优异的纯钛板，正是由于没有氧化硬质层的存在，提高钛薄板的成形性，但没有控制各向异性且机械或化学去油降低生产率及成品率。日本公开文献JP2016/070303通过在钛板表面均匀的形成薄而硬的碳富集层，由此能够在成形过程中使表面产生大量微小的裂纹，缓和成形时的应力集中而显示出优异的成形性能，如果形成粗大裂纹则发生应力集中，引起局部缩颈，且不适用于精细零件。日本公开文献JP2016/070303在钛板最终冷轧和最终退火后再进行轻压下轧制，以控制晶粒尺寸和取向差为60°～70°的晶界数量，得到兼具强度和成形性的钛板。

采用简便易行的工艺方法控制纯钛板带的各向性能，稳定生产成形性能优异的钛板带材具有非常广阔的前景。

发明内容

本发明的目的是提供减小深冲用纯钛薄板带各向异性的制造方法，以改善工业纯钛薄带各向异性严重的问题，避免成形加工时出现制耳、起皱等缺陷。

一种减小深冲用纯钛薄板带各向异性的制造方法，其步骤如下：

步骤(1)：将热轧钛带或冷轧钛带进行相变热处理后得到中间钛带。

步骤(2)：将中间钛带在原轧制方向进行最后一个轧程的冷轧变形。