一种高强β钛合金薄板的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强β钛合金薄板的制备方法。本发明专利技术通过在β相转变温度附近进行预热处理，使组织均匀化，并且保留较多的β相，提高板坯的变形性能，然后经多道次冷轧，通过控制变形量来控制晶粒破碎程度，产生变形马氏体，在提高板材性能的同时避免了表面裂纹等缺陷，最后结合β相转变温度附近的退火处理使变形态组织发生回复再结晶，细化晶粒，提高强度和韧性，同时也为下一步冷轧提供良好的组织形态。实验结果表明，本发明专利技术提供的制备方法加工周期短，提高了生产效率，制备的高强β钛合金薄板无表面缺陷，强度达1500MPa以上。

Preparation of a high strength beta titanium alloy sheet

The invention provides a preparation method of a high strength beta titanium alloy sheet. In the beta phase near the transition temperature preheating, the uniformity of microstructure, and retains much of the beta phase, improve the deformation performance of the slab, and then the multi pass cold rolling, by controlling the deformation to control the degree of crushing grain deformation martensite in improving plate performance and avoid the defects such as crack on the surface finally, combined with the beta phase transition temperature near the annealing microstructure change during recovery and recrystallization, grain refinement, improve the strength and toughness, but also provide a good organizational form for the next step of cold rolling. The experimental results show that the preparation method provided by the invention has short processing cycle and improved production efficiency, and the high-strength beta titanium alloy sheet has no surface defects, and the intensity is more than 1500MPa.

【技术实现步骤摘要】
一种高强β钛合金薄板的制备方法
本专利技术涉及金属材料加工
，特别涉及一种高强β钛合金薄板的制备方法。
技术介绍
钛合金因具有优异的综合力学性能，在航空航天、汽车和船舶等领域具有广泛的应用。经热处理后室温抗拉强度超过1100MPa的钛合金被称为高强钛合金，其类型多为β型钛合金。高强度β钛合金因其优越的力学性能而常被用来作为结构件应用于航空、航天及船舶等领域，目前发展与研究β型高强度钛合金成为国内外的重点研究方向之一。β钛合金具有体心立方的晶体结构，因而表现出良好的冷加工性能。轧制变形工艺在制备超细晶材料上具有工艺简单、成本低、容易实现批量生产等优点。并且β钛合金通过冷轧变形，发生应力诱发马氏体相变，同时在晶粒细化和位错增殖的作用下材料的强度得到提高。低温轧制之后再配合高温短时退火处理，可使合金获得均匀的细晶粒组织，再进行时效处理使得合金达到高强度和良好塑韧性的优良匹配。随着航空、航天及船舶等工业技术的发展，对高强β型钛合金薄板的需求日益增加。目前，国内β型钛合金板材在生产技术、产品质量及规格方面，与日本、欧美等发达国家存在很大的差距。目前，钛合金冷轧过程中轧制压力大，轧成加工率小，从而增加了加工周期，轧制效率低；并且，轧制效果不好，轧制后板材表面精度较低，有裂纹、裂口、皱褶、皱纹等表面缺陷产生，以及裂边、鼓肚、瓢曲等其它缺陷，这些缺陷导致现有工艺轧制的板材性能相对较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强β钛合金薄板的制备方法。本专利技术提供的方法轧制效率高，制备的板材具有良好的力学性能。本专利技术提供了一种高强β钛合金薄板的制备方法，包括以下步骤：(1)将β钛合金板坯进行预热处理，得到轧前板；(2)将所述轧前板进行冷轧，得到冷轧板；所述冷轧的道次变形量为5～15％，所述冷轧的总变形量为30～60％；(3)将所述冷轧板进行退火处理，得到退火板；(4)重复所述步骤(2)和(3)至板材达到所需厚度，得到高强β钛合金薄板；所述步骤(1)中预热处理的温度和步骤(3)中退火处理的保温温度独立地为β相转变温度以下50℃～β相转变温度以上80℃。优选的，所述β钛合金的Mo当量为8～22。优选的，所述步骤(1)中β钛合金板坯的厚度不高于30mm。优选的，所述步骤(1)中预热处理的时间为10～60min。优选的，所述步骤(1)中预热处理后还依次包括冷却、破鳞和酸洗。优选的，所述破鳞包括：将冷却后的产物进行初轧；所述初轧的道次变形量为5～10％，所述初轧的总变形量为15～25％。优选的，所述酸洗的酸洗液为硝酸和氢氟酸的水溶液。优选的，所述步骤(3)中退火处理的保温时间为2～30min。优选的，所述步骤(4)中最终的退火处理后还包括时效处理。优选的，所述高强β钛合金薄板的厚度为0.1～1mm。本专利技术提供了一种高强β钛合金薄板的制备方法，包括以下步骤：将β钛合金板坯进行预热处理，得到轧前板；将所述轧前板进行冷轧，得到冷轧板；所述冷轧的道次变形量为5～15％，总变形量为30～60％；将所述冷轧板进行退火处理，得到退火板；重复冷轧板和退火板的制备步骤至板材达到所需厚度，得到高强β钛合金薄板；所述预热处理的温度和退火处理的保温温度独立地为β相转变温度以下50℃～β相转变温度以上80℃。本专利技术通过在β相转变温度附近进行预热处理，使组织均匀化，并且保留较多的β相，提高板坯的变形性能，然后经多道次冷轧，通过控制变形量来控制晶粒破碎程度，产生变形马氏体，在提高板材性能的同时避免了表面裂纹等缺陷，最后结合β相转变温度附近的退火处理使变形态组织发生回复再结晶，细化晶粒，同时提高塑性，消除内应力，为下一步冷轧提供良好的组织形态。实验结果表明，本专利技术提供的制备方法加工周期短，提高了生产效率，制备的高强β钛合金薄板无表面缺陷，强度达1500MPa以上。附图说明图1为本专利技术实施例1中β钛合金板坯的显微组织图；图2为本专利技术实施例1中制备的高强β钛合金薄板实物图；图3为本专利技术实施例1中退火板的显微组织图；图4为本专利技术实施例1中制备的高强β钛合金薄板的拉伸曲线；图5为本专利技术实施例2中制备的高强β钛合金薄板实物图；图6为本专利技术实施例2中退火板的显微组织图；图7为本专利技术实施例2中制备的高强β钛合金薄板的拉伸曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种高强β钛合金薄板的制备方法，包括以下步骤：(1)将β钛合金板坯进行预热处理，得到轧前板；(2)将所述轧前板进行冷轧，得到冷轧板；所述冷轧的道次变形量为5～15％，所述冷轧的总变形量为30～60％；(3)将所述冷轧板进行退火处理，得到退火板；(4)重复所述步骤(2)和(3)至板材达到所需厚度，得到高强β钛合金薄板；所述步骤(1)中预热处理的温度和步骤(3)中退火处理的保温温度独立地为β相转变温度以下50℃～β相转变温度以上80℃。本专利技术将β钛合金板坯进行预热处理，得到轧前板。在本专利技术中，所述β钛合金的Mo当量优选为8～22，更优选为10～20，最优选为14～17。在本专利技术中，所述β钛合金板坯的厚度优选不高于30mm，更优选为5～20mm，最优选为10～15mm。本专利技术对所述β钛合金板坯的初始状态没有特殊的限定，可以为铸态、热轧态、冷轧态或热处理态。在本专利技术中，所述预热处理的温度为β相转变温度以下50℃～β相转变温度以上80℃，优选为β相转变温度以下30℃～β相转变温度以上50℃，最优选为β相转变温度以下10℃～β相转变温度以上30℃。本专利技术对所述β相转变温度的确定方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法确定即可，具体的如：计算法、金相法和热膨胀法。在本专利技术中，所述预热处理的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，最优选为30～40min。本专利技术对加热至所述预热处理的温度的升温速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的升温的技术方案即可。在本专利技术中，所述升温速率优选为10～100℃/min，更优选为40～80℃/min。在本专利技术中，所述预热处理能够均匀化组织，并且保留较多的β相，改善板材的变形性能，降低冷轧过程中裂纹等缺陷的产生率。由于β钛合金在大气气氛下高温处理会产生致密的氧化皮，氧化皮对合金的变形性能影响很大，带有氧化皮时轧制较困难，同时冷轧时表面可能拉裂，而且致密的氧化皮直接酸洗无法去除，而保护气氛下热处理，操作复杂且成本较高。因此，在本专利技术中，所述预热处理后还依次包括冷却、破鳞和酸洗。本专利技术对所述冷却的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的冷却方式即可。在本专利技术中，所述冷却优选为空冷或水冷。在本专利技术中，所述破鳞优选为：将所述冷却的产物进行初轧。在本专利技术中，所述初轧的道次变形量优选为5～10％，更优选为6～8％；所述初轧的总变形量优选为15～25％，优选为18～22％。在本专利技术中，所述破鳞能够疏松氧化皮。在本专利技术中，所述酸洗的酸洗液优选为硝酸和氢氟酸的水溶液。在本专利技术中，所述硝酸和氢氟酸的质量比优选为1:(2～3)；所述硝酸和氢氟酸的总的质量浓度优选为10～20％，更优选为14～18％。在本专利技术中，所述酸洗能够将破鳞后疏松的氧化皮去除。得到轧前板后，本专利技术将所述轧前板进行冷轧，得到冷轧板。在本专利技术中，所述冷轧的道次变形量为5～15％，优选为8～12％；所述冷轧的总变形量为30～60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强β钛合金薄板的制备方法，包括以下步骤：(1)将β钛合金板坯进行预热处理，得到轧前板；(2)将所述轧前板进行冷轧，得到冷轧板；所述冷轧的道次变形量为5～15％，所述冷轧的总变形量为30～60％；(3)将所述冷轧板进行退火处理，得到退火板；(4)重复所述步骤(2)和(3)至板材达到所需厚度，得到高强β钛合金薄板；所述步骤(1)中预热处理的温度和步骤(3)中退火处理的保温温度独立地为β相转变温度以下50℃～β相转变温度以上80℃。

【技术特征摘要】
1.一种高强β钛合金薄板的制备方法，包括以下步骤：(1)将β钛合金板坯进行预热处理，得到轧前板；(2)将所述轧前板进行冷轧，得到冷轧板；所述冷轧的道次变形量为5～15％，所述冷轧的总变形量为30～60％；(3)将所述冷轧板进行退火处理，得到退火板；(4)重复所述步骤(2)和(3)至板材达到所需厚度，得到高强β钛合金薄板；所述步骤(1)中预热处理的温度和步骤(3)中退火处理的保温温度独立地为β相转变温度以下50℃～β相转变温度以上80℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述β钛合金的Mo当量为8～22。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中β钛合金板坯的厚度不高于30mm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜赵新，马琰，刘国龙，崔晓明，黄东男，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15