[发明专利]一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体涉及一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法。

背景技术

随着航空航天、船舶、石油、化工及核能工业等领域技术的发展，对TC4钛合金（名义成分为Ti-6Al-4V）中厚板材提出了更高的品质要求，如要求板材各向异性小，具体为室温力学性能的横纵向强度差值小于40MPa。

由于TC4钛合金组织主体α相为密排六方结构，在加工过程中不可避免产生晶体择优取向，进而形成织构。只有对加热温度、变形量、变形方式等轧制工艺参数综合控制，才能改善板材的织构取向，最终使各向异性变小。

而目前常规方法未能对轧制工艺参数实施有效地综合控制，最终板材的各向异性大，一般钛合金中厚板室温力学性能的横纵向强度差值可达到70～100MPa。因而现有的常规轧制方法的已不能满足钛合金中厚板材各向异性小的要求。本发明中所述TC4钛合金宽幅中厚板是指厚度为5mm～30mm，宽度为1000mm～2600mm的TC4钛合金板材。

发明内容

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TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法。该方法通过对轧制温度、轧制火次、火次变形量以及轧制方向的综合控制，最终制备出各向异性小、力学性能高、强塑性综合匹配的TC4钛合金宽幅中厚板材。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将厚度为80mm～150mm，长度和宽度均为800mm～1200mm的TC4钛合金板坯置于加热炉中，在温度为930℃～950℃的条件下保温60min～120min进行第一加热处理；

步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TC4钛合金板坯送入2800mm热轧机中进行第一轧制，得到厚度为20mm～67.5mm，宽度为800mm～1200mm的半成品板坯；所述第一轧制的总变形量为55%～75%；所述第一轧制为单向轧制；

步骤三、将步骤二中所述半成品板坯的长度剪切至1000mm～2600mm，然后将剪切后的半成品板坯去除表面氧化皮后置于加热炉中，在温度为930℃～950℃的条件下保温30min～60min进行第二加热处理；

步骤四、将步骤三中经第二加热处理后的半成品板坯送入2800mm热轧机中进行第二轧制，得到厚度为5mm～30mm，宽度为1000mm～2600mm的TC4钛合金宽幅中厚板材；所述第二轧制的总变形量为55%～75%，所述第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直。

上述的一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法，其特征在于，步骤二中所述第一轧制共分5～7道次完成，所述第一轧制的道次变形量为10%～30%，所述第一轧制的速率为1m/s～3m/s。

上述的一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法，其特征在于，步骤二中第一轧制过程中采用红外测温仪对TC4钛合金板坯的温度进行监测，并控制TC4钛合金板坯的温度不低于900℃，具体过程为：当TC4钛合金板坯的温度降至900℃～910℃后，将TC4钛合金板坯置于加热炉中，在温度为930℃～950℃的条件下保温30min～60min进行第一回火处理。

上述的一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法，其特征在于，步骤一和步骤三中所述加热炉均为辊底式加热炉。

上述的一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法，其特征在于，步骤四中所述第二轧制共分5～7道次完成，所述第二轧制的道次变形量为10%～30%，所述第二轧制的速率为1m/s～3m/s。

上述的一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法，其特征在于，步骤四中第二轧制过程中采用红外测温仪对半成品板坯的温度进行监测，并控制半成品板坯的温度不低于900℃，具体过程为：当半成品板坯的温度降至900℃～910℃后，将半成品板坯置于加热炉中，在温度为930℃～950℃的条件下保温30min～60min进行第二回火处理。

上述的一种TC4钛合金宽幅中厚板材的轧制方法，其特征在于，步骤二中所述第一轧制的总变形量与步骤四中所述第二轧制的总变形量相等。

本发明与现有技术相比具有以下优点：