[发明专利]一种TA5-A钛合金中厚板的制备方法

说明书

本发明提供了一种TA5‑A钛合金中厚板的制备方法，包括铸锭熔炼、板坯锻造、一火轧制、中间修磨、二火成品轧制、热处理、表面处理及采用喷砂酸洗与修磨，最终获得了横纵向抗拉强度R_m≥726Mpa，屈服强度R_p0.2≥628Mpa，延伸率A≥15%，室温冲击ak_v≥100J/cm²，冷弯直径D=5T，弯曲角α=100°无裂纹，综合性能优良的TA5‑A合金板材，提升了潜艇、水中兵器等武器装备的安全性及可靠性。

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种TA5-A钛合金中厚板的制备方法。

背景技术

TA5-A合金是在普通TA5牌号基础上发展起来一种特殊用途中强钛合金，名义成分Ti-4Al-0.005B系全α钛合金，主要用于潜艇、水中兵器、舰船等耐海水条件下的螺栓、受力构件以及耐压壳体等。钛为密排六方结构，轧制加工中易形成基面织构和横向织构，造成横纵向力学性能差异明显，从而导致后加工产品性能的各向异性，这无疑对成品设备的安全性及可靠性是不利的。按照国军标GJB 944-90要求，TA5-A合金板材纵向室温抗拉强度R_m≥686Mpa，屈服强度R_p0.2≥588Mpa，延伸率A≥13%，断面收缩率Z≥25%，室温冲击ak_v≥57J/cm²，冷弯直径D=5T（T为板材厚度），弯曲角α=100°无裂纹，横向指标未做要求。基于此，关于TA5-A的研究以及工业生产多以纵向指标为考量标准，而鲜有研究及工业生产同时对横纵向进行研究和考量，例如在《海洋工程用 TA5-A 钛合金中厚板材研究》以及《二次轧制参数和退火热处理对TA5-A钛合金热轧板力学性能的影响》的文献中，分别研究了氧含量、变形量等工艺参数对板材纵向性能的影响，虽然按照文献中最优参数制备的TA5-A板材表现出了良好的纵向性能，但未涉及横向结果。近年来随着潜艇、水中兵器等武器装备的不断升级，对原材料的要求也越来越高，因此研究制备一种横纵向同时满足GJB 944-90标准要求的高强塑性、高冲击的TA5-A中厚板具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种TA5-A钛合金中厚板的制备方法，本发明采用全流程工艺控制理念，通过对熔炼、锻造及热轧加工等关键流程控制，最终获得了横纵向抗拉强度R_m≥726Mpa，屈服强度R_p0.2≥628Mpa，延伸率A≥15%，室温冲击ak_v≥100J/cm²，冷弯直径D=5T，弯曲角α=100°无裂纹，综合性能优良的TA5-A合金板材，提升了潜艇、水中兵器等武器装备的安全性及可靠性。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种TA5-A钛合金中厚板的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤一、铸锭熔炼：选用海绵钛、铝豆、以及铝硼合金粉进行配料并压制成电极块，经过真空自耗电弧炉熔炼成Ti-4Al-0.005B铸锭，切除铸锭冒口并扒皮；

步骤二、板坯锻造：一火开坯锻造温度为T_β+(50~120)℃，经至少两次镦拔处理，总变形量为60~80%，终锻温度≥850℃，一火坯料经修磨、锯切后进行二火锻造，二火锻造温度为T_β+(20~60)℃，同样经至少两次镦拔，总变形量为40~80%，终锻温度≥800℃；二火坯料修磨后进行三火锻造，三火锻造温度在T_β-(20~60)℃，经至少一次镦拔，总变形量65~80%，终锻温度≥750℃，然后经整形、铣面后制备成为轧制用方形板坯；

步骤三、一火轧制：一火加热温度为T_β-(20~60)℃，保温时间为100~190min，轧程变形率为50～90%，得一火板；

步骤四、中间修磨：将步骤三得到的一火板经整面修磨去除表面裂纹、压入缺陷，修磨方向垂直于一火轧制方向；