低氧含量航空钛合金精密薄板材的轧制成型方法技术

本发明专利技术公开一种低氧含量航空钛合金精密薄板材的轧制成型方法，该轧制成型方法通过两次二十辊轧机轧制得到低氧含量航空钛合金精密薄板材，具体步骤如下：采用厚度为１～５ｍｍ的ＴＣ４、ＴＡ１５等航空钛合金板为原料，经二十辊轧制、脱脂、再结晶退火、二十辊轧机二次冷轧、脱脂、去应力退火、张力矫直、纵切／横切、检验、包装等工序制成。精密钛合金薄板材厚度公差为±０．００５ｍｍ，镰刀弯为０．３～１ｍｍ／１ｍ，表面质量为Ｎｏ．２Ｂ，表面平整度达１－２?Ｉ－Ｕｎｉｔ、晶粒度达到５－６级，表面应没有任何富氧层、α层等表面污染层，内应力分布均匀，无各向异性，后续塑性成形性好。本发明专利技术生产方法简单易行，成本低，产品质量高，生产效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种航空钛合金精密薄板材的轧制加工方法，具体地说是一种低氧含 量航空钛合金精密薄板材的轧制成型方法。
技术介绍
为保证飞行器机体结构有足够的强度和刚度，并减轻结构质量，通常采用比强 度、比刚度高的材料。在机体结构材料方面，先进复合材料同铝合金、高强度钢、钛合金一 起被列为四大结构材料。钛合金材料由于强度高、重量轻、损伤容限高和抗腐蚀性好等特 点，一直是代替飞机结构中钢材的理想金属材料。随着飞行器速度的提高，钛合金在机体 上的应用明显增加，主要制作飞机后机身和复合材料构件接头、梁等，目前使用最多的是 Ti-6A1-4V。钛合金能制成各种薄板、箔材、管材和丝材，代替30CrMnSiA等，是一种比较理 想的板金承力构件材料。目前美国已在B-lb、F-15、F-16、F-18、F-22等飞机上应用。F-22 结构重量中传统的钢和铝合金占的比重很小，而大量使用了 41 %的钛合金和27 %的复合 材料，这有利于提高飞机的隐身性和耐热性，减轻机体重量，增大机体强度。在最新型的民 用客机——空客A380上，钛合金的用量已经从原来占空客飞机结构重量的5% 7%增加 至Ij 10%。飞行器机体结构常用的结构形式有蒙皮框架结构、整体壁板结构、蜂窝夹层或填 料夹层结构、充压薄壳结构等。近年来，飞行器的飞行速度已由亚声速向超声速甚至高超声 速发展。当马赫数为2 3时，飞行器表面温度可达200°C 300°C。为此，飞行器的许多 构件，如壳体、燃料箱、进气道、尾翼和整流罩骨架等大量选用钛合金。美国采用Ti-6A1-4V 钛合金薄板制造的战斧巡航导弹的燃料箱、进气道、尾翼等结构件，质量减轻20% 35%， 制造费用可减少20% 60%。作为蒙皮框架结构、整体壁板结构、蜂窝夹层或填料夹层结 构、充压薄壳结构原材料的钛合金薄板材的重要性越发凸显。由于航空钛合金材料轧制性能较差，加之国内厂家轧制技术、设备落后，采用多火 次热轧和包复叠轧工艺生产的国产厚度彡Imm(尤其是0.8mm以下)的航空钛合金薄板与 国外同类产品存在较大质量差距，普遍存在表面含氧量高、显微组织差、表面平整度低、厚 度偏差大等缺点。在后续的钛合金构件成型过程中，常常会造成薄板钣金/卷管、焊接性能 差、超塑成形性差、疲劳强度差，导致飞机、导弹等航空航天器钛合金构件尺寸精度难以控 制的技术难题。
技术实现思路
为了克服现有航空钛合金精密薄板材轧制成型方法所存在的上述不足，本专利技术的 目的是提供一种。该方法轧制成型的薄板 材综合性能优越，充分满足了航空航天器构件材料的性能需要，且生产方法简单易行，成本 低，效率高。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种，其特征在于该轧制成型方法通过两次二十辊轧机冷轧轧制得到低氧含量航空钛合金精密薄板材，具体步骤如下1)原料准备，采用厚度为1 5mm的航空钛合金板为原料；2)将原料进行二十辊轧机一次冷轧轧制，得到初轧板材；3)将初轧板材脱脂；4)将脱脂后的初轧板材进行再结晶退火；5)将再结晶退火后的初轧板材进行二十辊轧机二次冷轧轧制，得到薄板材；6)将得到的薄板材脱脂；7)将脱脂后的薄板材去应力退火；8)将去应力退火后的薄板材进行张力矫直、纵切/横切、检验、包装入库，得到低氧含量航空钛合金精密薄板材成品。步骤1)中，航空钛合金板原料为TC4或TA15。步骤5)中，二十辊轧机的工作辊表面粗糙度控制在RaO. 02 0. 50 μ m, 二十辊轧 机二次冷轧道次变形率40 70%。步骤4)中再结晶退火温度为700°C 850°C，保温时间10 30分钟，还原或惰性 气氛保护，快速冷却。步骤7)中去应力退火温度为500°C 650°C，保温时间5 10分钟，还原或惰性 气氛保护，快速冷却。得到的低氧含量航空钛合金精密薄板材成品表面没有富氧层、α层等表面污染 层；内应力分布均勻，无各向异性，后续塑性成形性好。得到的低氧含量航空钛合金精密薄 板材成品厚度公差为士0. 005mm,镰刀弯为0. 3 lmm/lm，表面质量为No. 2B,表面平整度达 l-21-Unit、晶粒度达到5-6级。与现有技术相比，本专利技术得到的低氧含量航空钛合金精密薄板材综合性能优越， 充分满足了航空航天器构件材料的性能需要。生产方法简单易行，成本低，效率高。附图说明附图是本专利技术的工艺流程图。具体实施例方式实施例1采用厚度为5mm的冷轧2B表面的TC4钛合金薄板为原料，经二十辊轧机轧制、脱 月旨、光亮退火、二十辊轧机二次冷轧、脱脂、光亮退火、张力矫直、纵切/横切、检验、包装入 库等工序制成。其中二十辊轧机二次冷轧中的工作辊表面粗糙度为RaO. 50 μ m，道次变形率 40%;再结晶退火温度为850°C，保温时间15分钟，还原气氛保护，快速冷却；去应力退火温 度为650°C，保温时间10分钟，还原气氛保护，快速冷却。所制得的低氧含量航空钛合金精 密薄板材表面没有任何富氧层、α层等表面污染层，内应力分布均勻，无各向异性，后续塑 性成形性好。其厚度为0. 8mm士0. 005mm，镰刀弯为0. 5mm/lm，表面质量为No. 2B，表面平整 度达21-Unit、晶粒度达到6级。实施例2采用厚度为3mm的冷轧2B表面的TC4钛合金薄板为原料，经二十辊轧机轧制、脱月旨、光亮退火、二十辊轧机二次冷轧、脱脂、光亮退火、张力矫直、纵切/横切、检验、包装入库等工序制成。其中二十辊轧机二次冷轧中的工作辊表面粗糙度为RaO. 02 μ m，道次变形率 50%;再结晶退火温度为800°C，保温时间20分钟，还原气氛保护，快速冷却；去应力退火温 度为550°C，保温时间15分钟，还原气氛保护，快速冷却。所制得的低氧含量航空钛合金精 密薄板材表面应没有任何富氧层、α层等表面污染层，内应力分布均勻，无各向异性，后续 塑性成形性好。其厚度为0. 5mm士0. 005mm，镰刀弯为0. 5mm/lm，表面质量为No. 2B，表面平 整度达21-Unit、晶粒度达到6级。实施例3采用厚度为Imm的冷轧2B表面的TA15钛合金薄板为原料，经二十辊轧机轧制、脱 月旨、光亮退火、二十辊轧机二次冷轧、脱脂、光亮退火、张力矫直、纵切/横切、检验、包装入 库等工序制成。其中二十辊轧机二次冷轧中的工作辊表面粗糙度为RaO. 20 μ m，道次变形率 65%;再结晶退火温度为700°C，保温时间30分钟，还原气氛保护，快速冷却；去应力退火温 度为500°C，保温时间20分钟，还原气氛保护，快速冷却。所制得的低氧含量航空钛合金精 密薄板材表面应没有任何富氧层、α层等表面污染层，内应力分布均勻，无各向异性，后续 塑性成形性好。其厚度为0. 3mm士0. 005mm，镰刀弯为0. 3mm/lm，表面质量为No. 2B，表面平 整度达21-Unit、晶粒度达到6级。本专利技术生产方法简单易行，成本低，得到的低氧含量航空钛合金精密薄板材综合 性能优越，充分满足了航空航天器构件材料的性能需要。权利要求一种，其特征在于该轧制成型方法通过两次二十辊轧机轧制得到低氧含量航空钛合金精密薄板材，具体步骤如下1)原料准备，采用厚度为1～5mm的航空钛合金板为原料；2)将原料进行二十辊轧机一次冷轧轧制，得到初轧板材；3)将初轧板材脱脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低氧含量航空钛合金精密薄板材的轧制成型方法，其特征在于该轧制成型方法通过两次二十辊轧机轧制得到低氧含量航空钛合金精密薄板材，具体步骤如下：１）原料准备，采用厚度为１～５ｍｍ的航空钛合金板为原料；２）将原料进行二十辊轧机一次冷轧轧制，得到初轧板材；３）将初轧板材脱脂；４）将脱脂后的初轧板材进行再结晶退火；５）将再结晶退火后的初轧板材进行二十辊轧机二次冷轧轧制，得到薄板材；６）将得到的薄板材脱脂；７）将脱脂后的薄板材去应力退火；８）将去应力退火后的薄板材进行张力矫直、纵切／横切、检验、包装入库，得到低氧含量航空钛合金精密薄板材成品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建平，陶杰，汪涛，周海龙，金宇龙，
申请(专利权)人：江苏呈飞精密合金股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]