CN102941228A

CN102941228A - 一种钛合金箔材的制备方法

Info

Publication number: CN102941228A
Application number: CN2012105058495A
Authority: CN
Inventors: 辛社伟; 李磊; 洪权; 赵永庆
Original assignee: Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Current assignee: Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: CN102941228B

Abstract

本发明提供了一种钛合金箔材的制备方法，包括以下步骤：一、将钛合金板进行表面氧化处理；二、将表面氧化处理后的钛合金板叠放于两张钢板之间；三、将钢板的边缘进行压合，将压合缝隙进行电弧焊接，在任一端预留透气口，然后将透气口进行氩弧焊接，得到叠轧包；四、将叠轧包加热；五、采用四辊轧机进行热轧；六、脱除钢板并进行酸洗和表面平整处理，得到厚度为0.05mm～0.3mm的钛合金箔材。本发明采用包覆叠轧工艺制备钛合金箔材，大大降低了对轧制设备的要求，无需采用复杂而昂贵的二十辊轧机，只需常规的四辊可逆式热轧机即可制备钛合金箔材。采用本发明制备的钛合金箔材的厚度精确可控，表面质量优良，可实现大规模工业化生产。

Description

一种钛合金箔材的制备方法

技术领域

本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种钛合金箔材的制备方法。

背景技术

箔材是钛合金的一种重要产品形式，具有广泛的应用。TC4、TB8、TB5等高强钛合金的变形抗力大，冷成型性好，适于制备冷轧板材。但从冷轧板到箔材的制备过程中，合金加工变形抗力大，易产生加工硬化和时效效应，对设备和操作要求高，一般需要二十辊箔材轧机进行加工，所以TC4、TB8、TB5等高强钛合金的箔材的制备存在很大困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种钛合金箔材的制备方法。该方法采用包覆叠轧工艺制备钛合金箔材，大大降低了对轧制设备的要求，无需采用复杂而昂贵的二十辊轧机，只需要常规的四辊可逆式热轧机即可制备钛合金箔材。采用该方法制备的钛合金箔材的厚度为0.05mm～0.3mm，表面质量优良，可实现大规模工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛合金箔材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将厚度为0.5mm～2.0mm的钛合金板置于电炉中，在温度为600℃～650℃的条件下保温15min～20min进行表面氧化处理；

步骤二、将2～4张步骤一中经表面氧化处理后的钛合金板整齐叠放于两张钢板之间，两张所述钢板将整齐叠放后的钛合金板完全包覆，两张所述钢板的厚度均为整齐叠放后的钛合金板总厚度的2～4倍；

步骤三、采用液压钳将步骤二中叠放有钛合金板的两张钢板的边缘进行压合，然后采用电弧焊机对压合缝隙进行电弧焊接，电弧焊接过程中在压合后钢板的任一端预留透气口，最后将预留有透气口的钢板置于真空氩弧焊箱中，在真空度为1×10^-1～1×10^-2Pa的条件下对透气口进行氩弧焊接，得到叠轧包；

步骤四、将步骤三中所述叠轧包置于电炉中加热，加热温度为900℃～980℃，加热时间T满足：（D/2+20）≤T≤（D/2+30），其中D为叠轧包的厚度值，D的单位为mm，T的单位为min；

步骤五、将步骤四中加热后的叠轧包送入四辊可逆式热轧机中轧制，得到轧制板坯；所述轧制的道次变形率为10%～15%，所述轧制的总变形率为70%～90%；

步骤六、采用剪板机将步骤五中所述轧制板坯中的钢板脱除，然后将脱除钢板后的轧制板坯依次进行酸洗和表面平整处理，得到厚度为0.05mm～0.3mm的钛合金箔材。

上述的一种钛合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钛合金板为TC4钛合金板、TB8钛合金板或TB5钛合金板。

上述的一种钛合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钛合金板为冷轧态的钛合金板。

上述的一种钛合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤二中两张所述钢板在长度方向和宽度方向的尺寸均比整齐叠放后的钛合金板大15mm～20mm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明采用包覆叠轧工艺制备钛合金箔材，大大降低了对轧制设备的要求，不需要采用复杂而昂贵的二十辊轧机，只需要常规的四辊可逆式热轧机即可制备厚度为0.05mm～0.3mm钛合金箔材。

（2）本发明在轧制时采用热轧工艺，能够避免钛合金传统冷轧过程中出现的变形抗力大、易开裂的严重缺陷，并大大减少加工工序。

（3）本发明的叠扎包用钢板的厚度为所叠放的钛合金板的总厚度的2～4倍，使钢板和钛板同步变形工艺得到优化，并且包覆方便。

（4）采用本发明制备的钛合金箔材的厚度为0.05mm～0.3mm，厚度精确可控，表面质量优良，可实现大规模工业化生产。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1

本实施例的钛合金箔材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为400mm×400mm×1.5mm的冷轧态TC4（Ti-6Al-4V）钛合金板置于电炉中，在温度为650℃的条件下保温15min进行表面氧化处理；

步骤二、将2张步骤一中经表面氧化处理后的钛合金板整齐叠放于两张尺寸均为415mm×415mm×6mm的钢板之间；

步骤三、采用液压钳将步骤二中叠放有钛合金板的两张钢板的边缘进行压合，然后采用电弧焊机对压合缝隙进行电弧焊接，电弧焊接过程中在钢板任一端预留一长约70mm的透气口，最后将预留有透气口的钢板放入真空氩弧焊箱中，在真空度为1×10^-2Pa的条件下对透气口进行氩弧焊接，得到厚度为15mm的叠轧包；所述叠轧包的厚度为整齐叠放后钛合金板的厚度与两张钢板的厚度之和；

步骤四、将步骤三中所述叠轧包置于电炉中加热，加热温度为900℃，加热时间为36min；

步骤五、将步骤四中加热后的叠轧包送入四辊可逆式热轧机中反复轧制13道次，得到厚度为2.0mm的轧制板坯；所述轧制的道次变形率分别为：15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，12%，12%，12%，所述轧制的总变形率为87％；

步骤六、采用剪板机将步骤五中所述轧制板坯中的钢板脱除，测得轧制后的TC4钛合金板的厚度为0.22mm，然后依次进行酸洗和表面平整处理，得到厚度为0.2mm，表面光洁的TC4钛合金箔材。

实施例2

本实施例的钛合金箔材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为400mm×400mm×0.5mm的冷轧态TB8（Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si，β21S）钛合金板置于电炉中，在温度为600℃的条件下保温20min进行表面氧化处理；

步骤二、将3张步骤一中经表面氧化处理后的钛合金板整齐叠放于两张尺寸均为415mm×415mm×4mm的钢板之间；

步骤三、采用液压钳将步骤二中叠放有钛合金板的两张钢板的边缘进行压合，然后采用电弧焊机对压合缝隙进行电弧焊接，电弧焊接过程中在钢板任一端预留一长约70mm的透气口，最后将预留有透气口的钢板放入真空氩弧焊箱中，在真空度为1×10^-2Pa的条件下对透气口进行氩弧焊接，得到厚度为9.5mm的叠轧包；

步骤四、将步骤三中所述叠轧包置于电炉中加热，加热温度为920℃，加热时间为30min；

步骤五、将步骤四中加热后的叠轧包送入四辊可逆式热轧机中往复轧制11道次，得到厚度为1.8mm的轧制板坯；所述轧制的道次变形率分别为：15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，12%，12%，10%，所述轧制的总变形率为81％；

步骤六、采用剪板机将步骤五中所述轧制板坯中的钢板脱除，测得轧制后的TB8钛合金板的厚度为0.11mm。然后依次进行酸洗和表面平整处理，得到厚度为0.1mm，表面光洁的TB8钛合金箔材。

实施例3

本实施例的钛合金箔材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为350mm×350mm×0.8mm的冷轧态TB5（Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn）钛合金板置于电炉中，在温度为650℃的条件下保温15min进行表面氧化处理；

步骤二、将3张步骤一中经表面氧化处理后的钛合金板整齐叠放于两张尺寸均为365mm×365mm×5.5mm的钢板之间；

步骤三、采用液压钳将步骤二中叠放有钛合金板的两张钢板的边缘进行压合，然后采用电弧焊机对压合缝隙进行电弧焊接，电弧焊接过程中在钢板任一端预留一长约60mm的透气口，最后将预留有透气口的钢板放入真空氩弧焊箱中，在真空度为1×10^-1Pa的条件下对透气口进行氩弧焊接，得到厚度为13.4mm的叠轧包；

步骤四、将步骤三中所述叠轧包置于电炉中加热，加热温度为920℃，加热时间为33min；

步骤五、将步骤四中加热后的叠轧包送入四辊可逆式热轧机中轧制，往复轧制9道次得到厚度为3.3mm的轧制板坯；所述轧制的道次变形率分别为：15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，12%，11.5%，所述轧制的总变形率为75％；

步骤六、采用剪板机将步骤五中所述轧制板坯中的钢板脱除，测得轧制后的TB5钛合金板的厚度为0.21mm，然后依次进行酸洗和表面平整处理，得到厚度为0.2mm，表面光洁的TB5钛合金箔材。

实施例4

本实施例的钛合金箔材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为300mm×300mm×0.5mm的冷轧态TC4（Ti-6Al-4V）钛合金板置于电炉中，在温度为630℃的条件下保温18min进行表面氧化处理；

步骤二、将4张步骤一中经表面氧化处理后的钛合金板整齐叠放于两张尺寸均为320mm×320mm×4mm的钢板之间；

步骤三、采用液压钳将步骤二中叠放有钛合金板的两张钢板的边缘进行压合，然后采用电弧焊机对压合缝隙进行电弧焊接，电弧焊接过程中在钢板任一端预留一长约60mm的透气口，最后将预留有透气口的钢板放入真空氩弧焊箱中，在真空度为1×10^-1Pa的条件下对透气口进行氩弧焊接，得到厚度为10mm的叠轧包；

步骤四、将步骤三中所述叠轧包置于电炉中加热，加热温度为950℃，加热时间为35min；

步骤五、将步骤四中加热后的叠轧包送入四辊可逆式热轧机中往复轧制14道次，得到厚度为1.0mm的轧制板坯；所述轧制的道次变形率均为15%，所述轧制的总变形率为90%；

步骤六、采用剪板机将步骤五中所述轧制板坯中的钢板脱除，测得轧制后的TC4钛合金板的厚度为0.07mm，然后依次进行水洗、酸洗和表面平整处理，得到厚度为0.05mm，表面光洁的TC4钛合金箔材。

实施例5

本实施例的钛合金箔材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为500mm×500mm×0.5mm的冷轧态TB8（Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si，β21S）钛合金板置于电炉中，在温度为650℃的条件下保温15min进行表面氧化处理；

步骤二、将2张步骤一中经表面氧化处理后的钛合金板整齐叠放于两张尺寸均为520mm×520mm×4mm的钢板之间；

步骤三、采用液压钳将步骤二中叠放有钛合金板的两张钢板的边缘进行压合，然后采用电弧焊机对压合缝隙进行电弧焊接，电弧焊接过程中在钢板任一端预留一长约80mm的透气口，最后将预留有透气口的钢板放入真空氩弧焊箱中，在真空度为1×10^-1Pa的条件下对透气口进行氩弧焊接，得到厚度为9mm的叠轧包；

步骤四、将步骤三中所述叠轧包置于电炉中加热，加热温度为980℃，加热时间为30min；

步骤五、将步骤四中加热后的叠轧包送入四辊可逆式热轧机中往复轧制8道次，得到厚度为2.7mm的轧制板坯；所述轧制的道次变形率分别为：15%，15%，15%，15%，15%，12%，12%，12%，所述轧制的总变形率为70％；

步骤六、采用剪板机将步骤五中所述轧制板坯中的钢板脱除，测得轧制后的TB8钛合金板的厚度为0.19mm，然后依次进行酸洗和表面平整处理，得到厚度为0.15mm，表面光洁的钛合金箔材。

实施例6

本实施例的钛合金箔材的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为500mm×500mm×2mm的冷轧态TB5（Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn）钛合金板置于电炉中，在温度为600℃的条件下保温20min进行表面氧化处理；

步骤二、将2张步骤一中经表面氧化处理后的钛合金板整齐叠放于两张尺寸均为520mm×520mm×8mm的钢板之间；

步骤三、采用液压钳将步骤二中叠放有钛合金板的两张钢板的边缘进行压合，然后采用电弧焊机对压合缝隙进行电弧焊接，电弧焊接过程中在钢板任一端预留一长约80mm的透气口，最后将预留有透气口的钢板放入真空氩弧焊箱中，在真空度为1×10^-1Pa的条件下对透气口进行氩弧焊接，得到厚度为20mm的叠轧包；

步骤四、将步骤三中所述叠轧包置于电炉中加热，加热温度为900℃，加热时间为30min；

步骤五、将步骤四中加热后的叠轧包送入四辊可逆式热轧机中往复轧制12道次，得到厚度为3mm的轧制板坯；所述轧制的道次变形率分别为：15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，15%，14%，14%，12%，所述轧制的总变形率为85％；

步骤六、采用剪板机将步骤五中所述轧制板坯中的钢板脱除，测得轧制后的TB8钛合金板的厚度为0.33mm，然后依次进行酸洗和表面平整处理，得到厚度为0.3mm，表面光洁的钛合金箔材。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种钛合金箔材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤六、采用剪板机将步骤五中所述轧制板坯中的两张钢板脱除，然后将脱除钢板后的轧制板坯依次进行酸洗处理和表面平整处理，得到厚度为0.05mm～0.3mm的钛合金箔材。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钛合金板为TC4钛合金板、TB8钛合金板或TB5钛合金板。

3.根据权利要求1所述的一种钛合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述钛合金板为冷轧态的钛合金板。

4.根据权利要求1所述的一种钛合金箔材的制备方法，其特征在于，步骤二中两张所述钢板在长度方向和宽度方向的尺寸均比整齐叠放后的钛合金板大15mm～20mm。