一种600℃钛合金TA33厚板及其制备方法技术

一种600℃钛合金TA33厚板及其制备方法，属于钛合金材料加工技术领域，所述厚板制备步骤为：（1）将钛合金铸锭在1150℃~1250℃加热后开坯锻造，锻造温度不低于1050℃，获得板坯；（2）将获得的板坯在1000℃~1030℃加热后，在板材轧机上轧制，得到120mm~150mm厚的坯料；（3）将获得的坯料在960℃~1030℃加热，进行1~4次逐次换向轧制，分别获得65mm~4mm的钛合金厚板坯料；（4）对厚板坯料进行退火，蠕变校形和表面砂光后，获得60mm~3mm厚的TA33钛合金厚板成品。所得厚板成品的显微组织均匀，室温、高温拉伸性能和持久性能优异，可以满足在600℃使用的需求。的需求。的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种600
℃
钛合金TA33厚板及其制备方法


[0001]本专利技术属于钛合金材料加工
，具体涉及一种600℃钛合金TA33厚板及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着临近空间高超声速飞行器的发展，高温钛合金因具有比强度高、高温综合力学性能优异等特点，可大量应用于高超声速飞行器的机身、尾翼喷口等高温结构部位。
[0003]在公开号为CN104874604A的专利技术专利中，提供了一种宽幅钛合金厚板的轧制方法，解决了宽幅TC4厚板的工业化轧制问题，但对于获得的TC4板材的高温力学性能未关注。
[0004]在公开号为CN110961453A的专利技术专利中，提供了一种钛及钛合金厚板的加工方法，解决了350mm~500mm厚钛合金板材尺寸精度和表面质量控制问题，但对板材的力学性能未关注。
[0005]在公开号为CN111235504A的专利技术专利中，提供了一种钛合金厚板的生产工艺，该专利并未提供适用的合金类型，仅提供了获得一种网篮状组织钛合金厚板的工艺方法。
[0006]在授权公告号为CN102441584B的专利技术专利中，提供了一种获得倒棱钛合金厚板坯的制备方法，主要关注如何减少板材边部折叠，从而提高板材头尾、侧面的切损，提高板材的成材率，对板材的合金成分、板材的力学性能未提及。
[0007]在授权公告号为CN104651767B的专利技术专利中，提供了一种医用TC4ELI钛合金中厚板的加工方法，主要关注了板材的显微组织和室温力学性能。
[0008]在授权公告号为CN105951016B的专利技术专利中，提供了一种TA5钛合金厚板的短流程制备方法，主要关注板型控制，并未提及力学性能。
[0009]在授权公告号为CN107952794B的专利技术专利中，提供了一种TC4钛合金厚板的单火轧制方法，主要关注板材的组织、室温拉伸性能和表面质量。
[0010]由于600℃钛合金TA33为近α型高温钛合金，具有较高的热强性，主要用于航空航天领域高温结构件的制造。合金的高温变形能力较TC4、TA5等钛合金差，厚板轧制过程中开裂倾向增大。对于600℃高温钛合金TA33厚板的制备方法，主要难点是板材的组织控制和室温、高温力学性能匹配。现有大量的专利关注于TC4等α+β两相合金的厚板尺寸控制、制备成本控制和室温拉伸性能。作为近α型高温钛合金，600℃钛合金TA33厚板的制备方法与TC4等合金存在显著不同，不但要关注板材制备工艺，也要关注室温拉伸性能、高温拉伸性能和高温持久性能等力学性能，来满足600℃高温服役环境下的使用需求。

技术实现思路

[0011]针对600℃钛合金厚板TA33制备技术空白，本专利技术提供了一种600℃钛合金TA33厚板及其制备方法，用于制备厚度为3mm~60mm的板材，所得板材具有较高的600℃高温瞬时拉伸强度，以及良好的长时600℃持久性能，长时（不小于100h）使用温度可达600℃，短时（不小于1h）使用温度可达650℃。
[0012]本专利技术的技术方案是：一种600℃钛合金TA33厚板的制备方法，包括以下步骤：步骤一，将钛合金铸锭在温度为1150℃~1250℃的加热炉中保温200min~240min，在锻造机上进行坯料锻造，终锻温度不低于1050℃，得到240mm~320mm厚的板坯；步骤二，将步骤一所得坯料在温度为1000℃~1030℃的加热炉中保温100min~150min，在板材轧机上进行轧制，得到120mm~150mm厚的板坯；步骤三，将步骤二所得板坯在温度为1000℃~1030℃的加热炉中保温120min~150min，垂直于步骤二中的轧制方向，轧制得到55mm~65mm厚的坯料；步骤四，将步骤三所得坯料在温度为960℃~1000℃的加热炉中保温80min~100min，垂直于步骤三中的轧制方向，轧制得到35mm~45mm厚的坯料；步骤五，将步骤四所得坯料在温度为960℃~1000℃的加热炉中保温80 min~100min，垂直于步骤四中的轧制方向，轧制得到15mm~25mm厚的坯料；步骤六，将步骤五所得坯料在温度为960℃~1000℃的加热炉中保温80 min~100min，垂直于步骤五中的轧制方向，轧制得到4mm~15mm厚的坯料；步骤七，根据板材厚度要求选择步骤三~步骤六中所得坯料，并经过退火处理、蠕变校形和表面砂光后，获得表面质量合格的3mm~60mm厚成品板材。
[0013]本专利技术所述钛合金TA33的组成为（重量百分比）：Al：5.2%~6.5%，Sn：3.0%~4.5%，Zr：2.5%~4.0%，Mo：0.2%~1.0%，Si：0.2%~0.6%，Nb：0.2%~0.7%,Ta：0.7%~1.5%，C：0.02%~0.08%，Fe≤0.03%，O≤0.15%，H≤0.012%，N≤0.05%，其余为Ti和不可避免的杂质元素。
[0014]作为优选的技术方案：按照重量百分比记，所述钛合金的最优名义成分组成为：Ti
‑
(5.5~5.8)Al
‑
(3.7~4.0)Sn
‑
(3.0~3.5)Zr
‑
(0.4~0.9)Mo
‑
(0.3~0.5)Si
‑
(0.3~0.6)Nb
‑
(0.8~1.2)Ta
‑
(0.03~0.06)C，Fe≤0.03%，O≤0.15%，H≤0.012%，N≤0.05%。
[0015]步骤一中所得板坯的显微组织为条状α相+β相组织，坯料厚度方向的总变形量不小于50%。
[0016]步骤二中所述的轧制，轧程数为一次，厚度方向总变形量不小于50%，最优选的总变形量为50%~53%。
[0017]步骤三中所述的轧制，轧程数为一次，厚度方向总变形量不小于50%，最优选的总变形量为54%~57%。
[0018]步骤四中所述的轧制，轧程数为一次，厚度方向总变形量不小于30%，最优选的总变形量为31%~36%。
[0019]步骤五中所述的轧制，轧程数为一次，厚度方向总变形量不小于40%，最优选的总变形量为44%~57%。
[0020]步骤六中所述的轧制，轧程数为一次，厚度方向总变形量不小于40%，最优选的总变形量为40%~73%。
[0021]步骤七中所述的退火处理为双重退火处理，第一重退火温度为950℃~1020℃，退火时间60min~120min，空气中冷却；第二重退火温度为600℃~700℃，退火时间120min~240min，空气中冷却。
[0022]采用本专利技术所述方法制备得到的600℃钛合金TA33厚板，其室温抗拉强度≥
1000MPa，延伸率≥8%；600℃抗拉强度≥600MPa，延伸率≥10%；持久性能为600℃/310MPa加载测试条件下，持久断裂寿命不小于100h，650℃/400MPa加载测试条件下，持久断裂寿命不小于1h。
[0023]本专利技术与现有技术比有以下优点：1、本专利技术的板坯制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种600℃钛合金TA33厚板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将钛合金铸锭在温度为1150℃~1250℃的加热炉中保温200min~240min，在锻造机上进行坯料锻造，终锻温度不低于1050℃，得到240mm~320mm厚的板坯；步骤二，将步骤一所得板坯在温度为1000℃~1030℃的加热炉中保温100min~150min，在板材轧机上进行轧制，得到120mm~150mm厚的坯料；步骤三，将步骤二所得坯料在温度为1000℃~1030℃的加热炉中保温120 min~150min，垂直于步骤二中的轧制方向，轧制得到55mm~65mm厚的坯料；步骤四，将步骤三所得坯料在温度为960℃~1000℃的加热炉中保温80 min~100min，垂直于步骤三中的轧制方向，轧制得到35mm~45mm厚的坯料；步骤五，将步骤四所得坯料在温度为960℃~1000℃的加热炉中保温80 min~100min，垂直于步骤四中的轧制方向，轧制得到15mm~25mm厚的坯料；步骤六，将步骤五所得坯料在温度为960℃~1000℃的加热炉中保温80 min~100min，垂直于步骤五中的轧制方向，轧制得到4mm~15mm厚的坯料；步骤七，根据板材厚度要求选择步骤三~步骤六中所得坯料，并经过退火处理、蠕变校形和表面砂光后，获得表面质量合格的3mm~60mm厚度成品板材。2.按照权利要求1所述600℃钛合金TA33厚板的制备方法，其特征在于，按照重量百分比记，所述钛合金的组成为：Al：5.2%~6.5%，Sn：3.0%~4.5%，Zr：2.5%~4.0%，Mo：0.2%~1.0%，Si：0.2%~0.6%，Nb：0.2%~0.7%，Ta：0.7%~1.5%，C：0.02%~0.08%，Fe≤0.03%，O≤0.15%， H≤0.012%，N≤0.05%，其余为Ti和不可避免的杂质元素。3.按照权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清江，陈志勇，朱绍祥，刘建荣，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：