TC4钛合金薄板热轧工艺制造技术

本发明专利技术涉及TC4钛合金薄板热轧工艺，属于钛合金材料生产技术领域，该热轧工艺包括基板制备、轧包制备、首轧、复轧、退火和后处理工序，通过采用小变形量多火次轧制工艺生产TC4钛合金薄板，每火次两道次垂直换向轧制，通过合理的轧制变形量控制、加热温度、保温时间和轧制速度设计，显著减小板材的各向异性，同时在制备轧包时，将基板一端焊接固定，防止在轧制过程中基板发生滑移错位，制备的TC4钛合金薄板同板差低；在轧包封边上设置充气口，首轧时从充气口通入氩气，复轧预热时向加热炉中通入氩气，使得基板在高热状态下始终被氩气保护，减轻钛合金氧化，消除多火次轧制造成氧化层过厚影响板材厚度及拉裂纹产生问题。影响板材厚度及拉裂纹产生问题。影响板材厚度及拉裂纹产生问题。

【技术实现步骤摘要】
TC4钛合金薄板热轧工艺


[0001]本专利技术属于钛合金材料生产
，具体地，涉及TC4钛合金薄板热轧工艺。

技术介绍

[0002]钛合金因其低密度、高强度、耐腐蚀的特性而广泛应用于医疗、航空、军工、汽车制造及电子产品制造行业。其中板材使用最广泛，因此板材的生产工艺是钛合金成型工艺中的重要部分，而钛合金薄板的生产是板材生产中最难的部分，受轧辊条件所制，0.6mm厚度以下的板材同板差无法控制，轧出的板材厚度不均，且轧机过压则可能损坏轧辊。
[0003]为了解决薄板生产的同板差问题，本专利技术使用包轧的生产方法，将多块板材同时轧制，同一材质在相同受力条件下变形也接近，解决同板差的问题，同时提供适用的轧制工艺。

技术实现思路

[0004]为了克服
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术的目的在于提供TC4钛合金薄板热轧工艺。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]TC4钛合金薄板热轧工艺，包括以下步骤：
[0007]基板制备：取TC4钛合金板材，采用压缩空气吹扫表面灰尘，之后放入加热炉中，升温至440
‑
470℃，保温10min，一方面在该温度下，将坯板表面的工业油等有机物烧除，另一方面降低坯板变形抗力、均匀坯板组织，预防坯板轧制过程变形甚至开裂，保温后取出坯板空冷至室温，采用钢丝刷将坯板表面氧化物刷除，再采用500
‑
800目砂纸对表面抛光至无可见氧化皮，对端面进行倒角处理，避免在轧制过程中从应力集中的尖端形成裂纹，并在高温轧制下造成裂纹扩展，之后将坯板表面采用酒精溶液冲洗，再使用热风机吹干，得到基板；
[0008]轧包制备：取3
‑
5块基板对齐堆叠，基板的一端采用氩弧焊焊接固定，避免各个基板在轧制过程中错位，导致轧制变形，将堆叠的基板放置在下覆板上进行定位处理，再将上覆板盖在基板上并与下覆板对齐，之后将上覆板和下覆板的端面均采用钢板焊接封边，在钢板上开设充气口，制成轧包；
[0009]轧制：将加热炉预热至800
‑
900℃，从充气口向轧包内通入氩气后置于加热炉中，升温至1000
‑
1020℃，控制保温时间T为14
‑
16min，取出轧包放入轧机中，从基板焊接端咬入，设置轧制速度为1.5
‑
2m/s，每火次轧制两道次，第一道次纵向轧制，控制轧制变形量为8％，第二道次横向轧制，控制轧制变形量为5％，然后进行复轧，复轧过程中，每火次加热炉预热前先向加热炉内通入炉膛容积相同的氩气后预热，控制保温时间T
n
＝T
‑
2n，其中n为复轧次数，直至轧制到每块基板厚度为0.4
‑
0.6mm；
[0010]退火：将轧制后的轧包取出空冷至表面温度100
‑
150℃，采用超声振动分离，取出基板，再次放入加热炉中，加热至600
‑
750℃，保温8
‑
10min，之后在加热炉内等温退火至室温；
[0011]后处理：将退火的基板放入稀硫酸中采用钢丝刷对基板表面刷洗，将表面氧化皮刷除，再采用自来水冲洗2
‑
3次，将表面残留稀硫酸洗脱，之后采用热风机吹干基板，最后将基板切边，表面刷油，包裹防锈油纸，制成TC4钛合金薄板。
[0012]进一步地，坯板预处理工中，倒角处理为对基板的上下沿棱边倒圆角，且倒圆角的半径为基板厚度的0.2
‑
0.4倍，酒精溶液的质量分数为40％。
[0013]进一步地，轧包制备工序中，定位处理为基板焊接端距离下覆板端面5
‑
10mm，基板焊接端相对的一端距离下覆板端面20
‑
30mm，基板的两侧均距离下覆板端面为3
‑
5mm。
[0014]进一步地，轧制工序中，轧包放入加热炉后，升温速率为15
‑
20℃/min。
[0015]进一步地，退火工序中，等温退火降温速率为8
‑
10℃/min。
[0016]进一步地，后处理工序中，稀硫酸的质量分数为8％。
[0017]进一步地，上覆板和下覆板均采用Q235钢板，使用前采用质量分数为10％的稀硫酸进行酸洗，接触面采用300目砂纸抛光，且厚度为10mm，钢板采用Q235材质，厚度为1mm。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]1、本专利技术采用小变形量多火次轧制工艺生产TC4钛合金薄板，每火次两道次垂直换向轧制，第一道次控制轧制变形量为8％，第二道次控制轧制变形量为5％，且通过合理的加热温度、保温时间和轧制速度设计，显著减小板材的各向异性，同时在制备轧包时，将基板一端焊接固定，防止在轧制过程中基板发生滑移错位，制备的TC4钛合金薄板同板差低。
[0020]2、本专利技术提供了轧包制备方法及轧制工艺，该轧包在封边钢板上对称开设充气口，在首轧时从充气口通入氩气，复轧预热时向加热炉中通入氩气，使得基板在高热状态下始终被氩气保护，避免钛合金吸收炉气中氧、氮和氢，从而形成氧化层，消除多道次轧制氧化层过厚影响板材厚度问题，此外，钛合金氧化层为脆性材料，轧制时氧化层碎裂引起板材拉裂，减轻氧化层的形成进一步降低薄板开裂的程度。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术轧包的爆炸结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]本实施例制备一种钛合金基板，具体包括以下步骤：
[0026]取9块尺寸为4mm*150mm*300mmTC4的钛合金坯板，采用低压压缩空气吹扫表面灰尘，然后将坯板放入加热炉中，设置升温速率为25℃/min升温至440℃，保温10min，之后将
坯板取出放置冷却至室温，选用500目砂纸，采用电动抛光机对坯板的上下表面进行抛光至表面无可见氧化皮，再对坯板的上下沿棱边打磨倒圆角，设置倒圆角半径为0.8mm，之后采用质量分数为40％的酒精溶液对坯板表面清洗，最后用热风机将坯板吹干，制成基板。
[0027]实施例2
[0028]请参阅图1所示，本实施例制备一种轧包，具体包括以下步骤：
[0029]取3块实施例1制备的基板对齐叠放，采用氩弧焊从基板窄边的中间位置将3块基板焊接，再将焊接固定的基板放置在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.TC4钛合金薄板热轧工艺，其特征在于，包括以下步骤：基板制备：取TC4钛合金坯板清理表面灰尘，升温至440
‑
470℃，保温10min进行预处理，清除表面氧化皮，坯板表面抛光、端面倒角，最后用乙醇溶液清洗后吹干，制成基板；轧包制备：取若干基板对齐堆叠，基板的一端焊接固定后置于下覆板上定位，覆盖上覆板，上覆板和下覆板周侧端面均采用钢板焊接封边，在钢板上开设充气口，制成轧包；首轧：加热炉预热至800
‑
900℃，从轧包充气口通入氩气后将轧包放入加热炉中升温至1000
‑
1020℃，保温时间T为14
‑
16min，之后取出轧包从基板焊接端咬入轧制；复轧：与首轧轧制过程相同，每火次加热炉预热前向炉内通入炉膛体积相同的氩气，复轧保温时间T
n
＝T
‑
2n，其中n为复轧次数，直至轧制每块基板厚度为0.4
‑
0.6mm；退火：将轧制后的轧包取出空冷至表面温度为100
‑
150℃，超声振动分离，取出基板，再次放入加热炉中，加热至600
‑
750℃，保温8<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈修琳，张雷，钱超鹏，
申请(专利权)人：索罗曼常州合金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：