一种高效制备近α型高温钛合金箔材的轧制工艺

一种高效制备近
α
型高温钛合金箔材的轧制工艺
技术领域
1.本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种高效制备近α型高温钛合金箔材的轧制工艺。


背景技术：

2.近α型高温钛合金具有比强度高、轻质及优异的高温性能等优点。其中我国自主研发的近α型高温钛合金ti65钛合金的长时使用温度可达650℃，该合金主要半成品为板材，目前已广泛应用于如航空发动机和超音速飞行器的筒体、机翼等高温结构部件。
3.高温钛合金箔材由于轻质、高强度、耐高温的优点已成为空天飞机、超高声速飞行器的机翼蜂窝壁板等构件的主要钛合金半成品。在公告号为cn113578959a的一种细晶ta15钛合金箔材的制备方法及公告号为cn113578967a的一种550℃～650℃高温钛合金箔材的制备方法两个专利中，主要是通过调控轧制过程来优化力学性能，然而各向异性对材料力学性能的影响被忽视。
4.钛合金中各向异性与织构密切相关，abarbekoh等在《materials&design》(2012年37期223-227页)研究表明，拥有横向织构的钛合金存在强烈的力学各向异性，而拥有基面织构的钛合金的力学各向异性更弱。
5.目前，国内外涉及高温钛合金箔材制备的专利中多数需要热轧和冷轧工艺相结合，工艺复杂，周期长。随着航空航天超高音速飞行器飞行速度的提升，其蜂窝壁板结构对高温钛合金箔材的需求愈发迫切。因此，高温钛合金箔材的高效制备方法是急需解决的问题。


技术实现要素：

6.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，提供一种高效制备近α型高温钛合金箔材的轧制工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高效制备近α型高温钛合金箔材的轧制工艺，包括以下步骤：
8.s1、将厚度为2～5mm的近α型高温钛合金板坯剪切成坯料，2～4片一组，用钢板包覆表面，通过氩弧焊接制成包覆轧制包，在包覆轧制包两端皆设置有透气口；
9.s2、将所得包覆轧制包在加热炉中保温，保温时间t1min，轧制获得厚度为1.0
±
0.1mm的坯料；
10.s3、将包覆轧制包在加热炉中保温，保温时间t2min，轧制获得厚度为0.13
±
0.04mm的坯料；
11.s4、将s3中所得坯料经过蠕变校形后去除包覆叠轧层，获得半成品箔材，通过碱酸洗后获得厚度为0.08～0.15mm的轧制态箔材；
12.s5、将轧制态箔材放入真空炉中进行真空退火处理，获得厚度为0.08～0.15mm的成品箔材。
13.作为优选的，在s1中，钢板具体为厚度为10～25mm的q235钢板，使用前对钢板内表面进行抛光处理。
14.作为优选的，在s1中，钢板为包覆层，包覆层与坯料间、坯料与坯料间用碳粉润滑。
15.作为优选的，在s2中的轧制为多轧程轧制，每轧程总变形量不小于30％，每道次的变形量为5～20％，轧程间回炉保温时间t3min。
16.作为优选的，t1＝d
×
1.5-25～d
×
1.5 25min，t3＝d
×
1～d
×
2min；
17.其中，d为包覆轧制包的厚度，单位为mm。
18.作为优选的，在s3中的轧制为多轧程轧制，每轧程的总变形量不大于20％，其道次为1～2次，轧程间回炉保温时间t4min。
19.作为优选的，t2＝d
×
1.5-5～d
×
1.5 5min，t4＝d
×
0.5～d
×
1.5min；
20.其中，d为包覆轧制包的厚度，单位为mm。
21.作为优选的，在s2和s3中，保温温度为β相变点以下20～80℃，轧制方式为交叉轧制，具体为每轧程的轧制方向与上一轧程的轧制方向垂直。
22.作为优选的，在s5中的真空退火处理温度为650℃～750℃，退火时间90min～180min，真空度10-4
～10-3
pa，随炉冷却。
23.本发明与现有技术相比具有以下优点：
24.1、本发明在轧制时仅采用热轧工艺，流程简短高效，所用包套无需反复拆装，成本低。
25.2、本发明采用包覆叠轧工艺制备近α型高温钛合金箔材，降低对轧制设备的要求，避免热轧工艺过程中表面温降引起的开裂缺陷。
26.3、本发明在轧制时的轧制方式采用交叉轧制，有效减弱成品箔材的轧制织构。
27.4、采用本发明制备的高温钛合金箔材厚度为0.08～0.15mm，厚度精确可控，表面质量优良，其组织为平均晶粒尺寸为3～6μm的等轴组织，织构为弱的基面织构。
附图说明
28.图1是本发明实施例一ti65合金箔材的光学显微镜照片；
29.图2是本发明实施例一ti65合金箔材的{0001}极图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1，本发明提供一种技术方案：一种高效制备近α型高温钛合金箔材的轧制工艺，具体为厚度为0.12mm的近α型高温钛合金ti65钛合金箔材的制备，包括以下步骤：
32.s1、将尺寸为150
×
100
×
2mm的ti65钛合金薄板2片一组，用厚度为20mm的q235钢钢板包覆，钢板内侧抛光处理，界面间加入碳粉充当润滑剂，通过氩弧焊接对包套叠轧包进行焊接，得到厚度为45mm的包套叠轧包，在包覆轧制包两端皆设置有透气口；
33.s2、将包套叠轧包在温度为970℃的加热炉中保温60min后进行轧制，轧制方式为
交叉轧制，即每轧程的轧制方向与上一轧程的轧制方向垂直，轧制得到厚度为12.4mm的包套叠轧包，轧程数为5，每道次变形量7～15％，总变形量为72％，每轧程间的回炉升温时间为15～30min；
34.s3、将包套叠轧包在温度为970℃的加热炉中保温15min后进行轧制，轧制方向与s2中的相同，轧制得到厚度为2.5mm的包套叠轧包，轧程数为7，每轧程的道次数为1次，总变形量为80％，每轧程间的回炉升温时间为7～15min；
35.s4、将所得包套叠轧包经过蠕变校形后去除包覆叠轧层，获得半成品箔材通过碱酸洗后获得厚度为0.12mm的轧制态箔材；
36.s5、将轧制态箔材放入真空炉中进行真空退火处理，真空炉的温度为750℃，退火时间90min，真空度10-4
pa，获得厚度为0.12mm的成品箔材。
37.本实施例制备的厚度为0.12mm的ti65高温钛合金箔材具体如图1所示，其组织为典型的等轴组织，平均晶粒尺寸为3～5μm；
38.织构为弱的基面织构，具体如图2所示。
39.实施例2，本发明提供一种技术方案：一种高效制备近α型高温钛合金箔材的轧制工艺，具体为厚度为0.10mm的近α型高温钛合金ti65钛合金箔材的制备，包括以下步骤：
40.s1、将尺寸为150
×
100
×
2.1mm的ti65钛合金薄板2片一组，用厚度为20mm的q235钢钢板包覆，钢板内侧抛光处理，界面间加入碳粉充当润滑剂，通过氩弧焊接对包套叠轧包进行焊接，得到厚度为45mm的包套叠轧包，在包覆轧制包两端皆设置有透气口；
41.s2、将包套叠轧包在温度为1000℃的加热炉中保温75min后进行轧制，轧制方式为交叉轧制，即每轧程的轧制方向与上一轧程的轧制方向垂直，轧制得到厚度为11.9mm的包套叠轧包，轧程数为4，每道次变形量8～17％，总变形量为74％，每轧程间的回炉升温时间为20～35min；
42.s3、将包套叠轧包在温度为1000℃的加热炉中保温15min后进行轧制，轧制方向与s2中的相同，轧制得到厚度为2.4mm的包套叠轧包，轧程数为7，每轧程的道次数为1次，总变形量为78％，每轧程间的回炉升温时间为5～12min；
43.s4、将所得包套叠轧包经过蠕变校形后去除包覆叠轧层，获得半成品箔材通过碱酸洗后获得厚度为0.10mm的轧制态箔材；
44.s5、将轧制态箔材放入真空炉中进行真空退火处理，真空炉的温度为750℃，退火时间120min，真空度10-4
pa，获得厚度为0.10mm的成品箔材。
45.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。