[發明專利]一種TC4ELI鈦合金寬幅厚板的軋制方法

在審

• 申請號: 201811557024.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109590330A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 賈栓孝;何書林;王儉;容耀;王永強;楊慧麗;李有華;嚴學波;郭金榜;都海剛
• 申請（專利權）人: 寶鈦集團有限公司;寶雞鈦業股份有限公司
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B3/00;B21B45/00
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所 61106
• 代理人: 席樹文

本發明公開了一種鈦合金寬幅厚板的軋制方法，包括以下步驟：步驟一、將鈦合金板坯置于加熱爐中加熱,在β相變點以下30℃～80℃保溫總保溫時間的三分之二，在β相變點以上30℃～50℃的條件下保溫時間為總保溫時間的三分之一進行第一加熱處理；步驟二、將步驟一中經第一加熱處理后的鈦合金板坯送入熱軋機中進行第一軋制，終軋溫度不低于900℃，所述第一軋制的總變形量為50％～80％；步驟三、采用在線水噴淋冷卻然后將半成品板坯在溫度為β相變點以下30℃～60℃的條件下保溫50min～120min進行第二加熱處理；步驟四、將步驟三中經第二加熱處理后的半成品板坯送入熱軋機中進行第二軋制，終軋溫度不低于800℃；所述第二軋制的總變形量為50％～80％。

技術領域

本發明屬于鈦合金材料制備技術領域，具體涉及一種TC4ELI鈦合金寬幅厚板的軋制方法。

背景技術

鈦合金因其密度低，比強度高等優點，廣泛應用于航空、航天、艦船等領域。由于鈦合金屈服強度高、彈性模量低，導致板材加工時變形抗力大、回彈性高，加工難度增加。隨著海洋工程技術的不斷發展，材料設計要求板材的幅寬越來越寬，對材料組織類型和均勻性要求越來越高，在TC4ELI板材使用過程中發現，板材經過熱成型焊接后，焊縫處的組織為片層狀組織，為了保證焊接質量，就必須使基體和焊縫組織結構盡量的接近，需要一種組織細小均勻網籃組織，強度和斷裂韌性匹配較好的TC4ELI板材來保證焊接工件的工況要求，來達到了材料使用環境損傷容限性設計目標。

軋制是一種可同時提高金屬材料強度和韌性的有效的方法。但鈦合金導熱性差，加工窗口窄，工藝塑性較差，易在軋件的表面及邊角處易產生裂紋；而且在較低溫度下發生大變形的工藝將大大提高軋制的設備負荷，對設備能力提出了更高的要求，從而限制了軋制在鈦合金板材軋制上的應用。

目前鈦合金板材常規工藝路線的特點是“搶溫快軋”，鈦合金加工在高于相變點溫度為高溫，低于相變點溫度為低溫，一般采用低溫軋制，即在相變點以下進行軋制，最終得到的組織為等軸或雙態組織，在軋制過程中嚴格控制變形量及所產生的溫升，以免出現過熱組織；在相變點以下變形存在變形抗力大的問題，對軋制設備加工能力提出了較高的要求，增加了整個軋制過程的能耗；而且終軋溫度過高以及不匹配的軋制變形對于板材組織均勻、細化、綜合性能的提高等都將產生不利影響。

現有的常規軋制方法如兩相區加工得到的等軸或雙態組織，具有強度和性能匹配較好，不易產生裂紋的優點，但是板材焊縫與母材組織差異較大，容易產生裂紋，且擴展速率較大，不能實現損傷容限設計要求；β加工板材能得到網籃組織，各項性能優良，但是加熱溫度高于相變點β晶粒長大速度過快(見圖2)，加熱溫度、變形量、變形速度三者匹配較為嚴格，工藝操作起來難度較大，不利于工業化大批量生產。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，提供一種工藝控制簡單，易實現工業化大規模批量生產，具有網籃組織、強度和韌性匹配較好的TC4ELI鈦合金寬幅厚板軋制方法，本發明所采用的技術方案是：

一種TC4ELI鈦合金寬幅厚板的軋制方法，包括以下步驟：

步驟一、將厚度為200mm～400mm，長度和寬度均為800mm～1200mm的鈦合金板坯置于加熱爐中加熱,采用階梯式加熱制度：根據板坯厚度，總加熱保溫時間按照0.5～0.8min/mm計算，其中在β相變點以下30℃～80℃保溫總保溫時間的三分之二，在β相變點以上30℃～50℃的條件下保溫時間為總保溫時間的三分之一進行第一加熱處理；

步驟二、將步驟一中經第一加熱處理后的TC4ELI鈦合金板坯送入熱軋機中進行第一軋制，第一軋制采用單向軋制，終軋溫度不低于900℃，得到厚度為60mm～150mm，寬度為800mm～1200mm的半成品板坯；所述第一軋制的總變形量為50％～80％；加熱變形溫度和變形量匹配關系符合圖5要求(關系量化表達)；