一种宽幅超厚TC4钛合金板材的制备方法与流程

一种宽幅超厚tc4钛合金板材的制备方法
技术领域
[0001]
本发明属于钛合金厚板制造技术领域，具体涉及一种宽幅超厚tc4钛合金板材的制备方法。


背景技术：

[0002]
tc4钛合金名义成分为ti-6al-4v，属α+β型钛合金，综合性能优异，可加工成板材、棒材、锻件、管材、型材等加工材，tc4钛合金加工材在航空航天等领域有着广泛的应用，其中板材用量超过50％，随着国内外大型装备制造的发展，对宽幅超厚tc4钛合金板材提出了新的需求。目前，国内可按gjb2505a-2008标准要求，可批量生产规格为4.0～70
×
400～3000
×
1000～4000mm的tc4钛合金厚板。
[0003]
国内大型装备产业的发展，提出了规格为130
×
≥2000
×
＞2500mm的宽幅超厚tc4板材需求。宽幅超厚tc4钛合金板材的制备，对大规格铸锭熔炼、大规格板坯制备、宽幅厚板轧制工艺及装备提出了更高的要求。制备出成分组织均匀、性能满足标准要求的宽幅超厚tc4钛合金板材，需提出大规格铸锭熔炼—厚板坯锻造—宽幅板材轧制成型可行的方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种宽幅超厚tc4钛合金板材的制备方法，采用该方法，能够成功制备出成分组织均匀、性能满足gjb2505a-2005要求的130
×
≥2000
×
＞2500mm的宽幅超厚tc4钛合金板材。
[0005]
本发明所采用的技术方案是，一种宽幅超厚tc4钛合金板材的制备方法，具体包括以下步骤：
[0006]
步骤1，制备tc4合金块，在真空焊箱中焊接成电极；
[0007]
步骤2，将经步骤1得到的电极经过多次熔炼得到合金铸锭；
[0008]
步骤3，将经步骤2得到的铸锭在箱式电阻加热炉中进行加热，加热后进行锻造，得到坯料；
[0009]
步骤4，将经步骤3得到的坯料进行镦拔，然后将镦拔后的坯料进行反复的回炉镦拔；
[0010]
步骤5，将经步骤4得到的坯料进行空冷后修磨，修磨后放入相箱式电阻加热炉进行加热，然后进行镦拔，镦拔后反复进行回炉镦拔，最后修复；
[0011]
步骤6，将经步骤5修复后的坯料放入箱式电阻加热炉中加热，然后锻造展宽至板坯尺寸；
[0012]
步骤7，将经步骤6得到的板坯进行铇铣，铇铣后在均热炉中加热；
[0013]
步骤8，将加热后的坯料轧制成板材，然后将板材进行热处理，热处理后进行切割和铇铣，得到成品板材。
[0014]
本发明的特点还在于：
[0015]
其中步骤1中，选用0级海绵钛和优质中间合金，按名义成分进行合金配比，得到
tc4合金，然后将得到的tc4合金在3000吨油压机上压制成合金块，最后在真空焊接箱中焊接成电极；
[0016]
其中步骤2具体内容为：将经步骤1得到的电极利用10吨自耗电弧炉经三次熔炼成合金铸锭，得到的合金铸锭经车床车削扒皮和锯切冒口，得到合金成品铸锭；
[0017]
其中步骤3中箱式电阻加热炉加热的具体过程为：将经步骤2得到的铸锭在箱式电阻加热炉中，加热至β相变点以下100～200℃，保温100～150min；提升温度，加热至β相变点以上150～200℃，保温500～600min；
[0018]
其中步骤3中锻造过程为：将经加热的铸锭在4500t锻造机上，按锻造比1.4～1.6进行镦粗，再按30％的变形量进行展宽，展宽后长宽比为1.5，得到坯料；
[0019]
其中步骤4中的镦拔过程为：将经步骤3得到的坯料进行热料回炉，加热至β相变点以上100～120℃，保温200～250min，然后在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行镦拔；
[0020]
镦拔后继续进行热料二次回炉，加热至β相变点以上50～100℃，保温200～250min，然后将加热的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行二次镦拔；
[0021]
二次镦拔后进行热料三次回炉，加热至β相变点以上50～100℃，保温200～250min，然后将加热的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行三次镦拔；
[0022]
其中步骤5中将经步骤4得到的坯料修磨后放入相箱式电阻加热炉进行加热，加热至β相变点以下30～50℃，保温500～600min，然后将加热后的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行首次镦拔；
[0023]
然后将首次镦拔后的坯料，进行热料回炉，加热至β相变点以下30～50℃，保温150～200min；加热后的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行二次镦拔；
[0024]
最后将经二次镦拔后的坯料，进行热料回炉，加热至β相变点以下30～50℃，保温150～200min，最后在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行三次镦拔；
[0025]
其中步骤6中经步骤5修复后的坯料放入箱式电阻加热炉中加热，加热至β相变点以下30～50℃，保温500～600min；然后在4500t锻造机上，展宽至板坯尺寸，进行多次回炉，回炉加热温度在β相变点以下30～50℃，保温100～150min；
[0026]
其中步骤7中将经步骤6锻造后的板坯，空冷后，在龙门铣床上进行六面铇铣，单面铇铣量5～10mm；将铇铣的板坯在均热炉中加热至β相变点以下150～200℃，保温250～350min后，再提升加热温度至β相变点以下30～50℃，保温350～450min；
[0027]
其中步骤8具体操作过程为：将经步骤7加热后的坯料，在4200mm四辊可逆式热轧上轧制成品板材厚度，道次压下量5～20mm，轧制速度0.3～1m/s，轧制变形量为50～60％；将轧制后的板材在箱式电阻炉中进行热处理，热处理温度为750～850℃，保温120～200min，然后空冷至室温，将热处理后的板材，在龙门式水切割机上，预切割长宽尺寸，最后在龙门式铣床上就行六面铇铣，获得成品板材。
[0028]
本发明的有益效果是：
[0029]
本发明提出一套从熔炼-锻造-轧制-热处理-精整，制备宽幅超厚tc4板材的方法；利用4500t吨锻造机进行锻造，使得大规格板坯制备得以实现；多次镦拔变形，使得板坯各个方向变形均匀，铸态晶粒得到充分破坏和细化；利用4200mm四辊可逆式热轧机，一次直接轧制成品板材，该方式快速高效。
附图说明
[0030]
图1是本发明的一种宽幅超厚tc4钛合金板材的制备方法中实施例1制备的成品板材显微组织图；
[0031]
图2是本发明的一种宽幅超厚tc4钛合金板材的制备方法中实施例2制备的成品板材显微组织图。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0033]
本发明提供一种宽幅超厚tc4钛合金板材的制备方法，具体包括以下步骤：
[0034]
步骤1，选用0级海绵钛和优质中间合金，按名义成分进行合金配比，得到tc4合金，然后将得到的tc4合金在3000吨油压机上压制成合金块，最后在真空焊接箱中焊接成电极；
[0035]
步骤2，将经步骤1得到的电极利用10吨自耗电弧炉经三次熔炼成合金铸锭，得到的合金铸锭经车床车削扒皮和锯切冒口，得到合金成品铸锭；
[0036]
步骤3，将经步骤2得到的铸锭在箱式电阻加热炉中进行加热，加热至β相变点以下100～200℃，保温100～150min；提升温度，加热至β相变点以上150～200℃，保温500～600min，加热后进行锻造，锻造过程为：将经加热的铸锭在4500t锻造机上，按锻造比1.4～1.6进行镦粗，再按30％的变形量进行展宽，展宽后长宽比为1.5，得到坯料；
[0037]
步骤4，将经步骤3得到的坯料进行热料回炉，加热至β相变点以上100～120℃，保温200～250min，然后在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行镦拔；
[0038]
镦拔后继续进行热料二次回炉，加热至β相变点以上50～100℃，保温200～250min，然后将加热的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行二次镦拔；
[0039]
二次镦拔后进行热料三次回炉，加热至β相变点以上50～100℃，保温200～250min，然后将加热的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行三次镦拔；锻造后进行空冷，利用砂轮机进行修磨表面裂纹等缺陷；
[0040]
步骤5，将经步骤4得到的坯料进行空冷后修磨，修磨后放入相箱式电阻加热炉进行加热，加热至β相变点以下30～50℃，保温500～600min，然后将加热后的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行首次镦拔；
[0041]
然后将首次镦拔后的坯料，进行热料回炉，加热至β相变点以下30～50℃，保温150～200min；加热后的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行二次镦拔；
[0042]
最后将经二次镦拔后的坯料，进行热料回炉，加热至β相变点以下30～50℃，保温150～200min，最后在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行三次镦拔，锻造后进行空冷，利用砂轮机进行修磨表面裂纹等缺陷；
[0043]
步骤6，经步骤5修复后的坯料放入箱式电阻加热炉中加热，加热至β相变点以下30～50℃，保温500～600min；然后在4500t锻造机上，展宽至板坯尺寸，进行多次回炉，回炉加热温度在β相变点以下30～50℃，保温100～150min，然后锻造展宽至板坯尺寸；
[0044]
步骤7，将经步骤6锻造后的板坯，空冷后，在龙门铣床上进行六面铇铣，单面铇铣量5～10mm；将铇铣的板坯在均热炉中加热至β相变点以下150～200℃，保温250～350min后，再提升加热温度至β相变点以下30～50℃，保温350～450min；
[0045]
步骤8，将经步骤7加热后的坯料，在4200mm四辊可逆式热轧上轧制成品板材厚度，
道次压下量5～20mm，轧制速度0.3～1m/s，轧制变形量为50～60％；将轧制后的板材在箱式电阻炉中进行热处理，热处理温度为750～850℃，保温120～200min，然后空冷至室温，将热处理后的板材，在龙门式水切割机上，预切割长宽尺寸，最后在龙门式铣床上就行六面铇铣，获得成品板材。
[0046]
实施例1
[0047]
步骤1，选用0级海绵钛和优质中间合金，按ti-6.5al-4.15v-0.165o-0.18fe进行合金配比；将配比好的合金在3000吨油压机上压制成31～72kg合金块，在真空焊箱中焊接成电极；
[0048]
步骤2，利用10吨自耗电弧炉(var)，经三次熔炼成φ820的合金铸锭；三次var熔炼获得的铸锭，经车床车削扒皮、锯切冒口，得到合金铸锭；
[0049]
步骤3，铸锭在箱式电阻加热炉中，加热至β相变点以下200℃，保温150min；提升温度，加热至β相变点以上150℃，保温500min；加热的铸锭在4500t锻造机上，将φ820
×
2357mm铸锭镦粗至φ1080
×
1350mm，再展宽至800
×
1200
×
1290mm；
[0050]
步骤4，展宽后的坯料，热料回炉，加热至β相变点以上100℃，保温200min；加热后的坯料，在4500t锻造机上，按800
×
1200
×
1290
→
900
×
900
×
1520mm
→
1100
×
1100
×
1020mm
→
800
×
1200
×
1290mm进行镦拔变形；
[0051]
镦拔后继续进行热料二次回炉，加热至β相变点以上80℃，保温200min；加热的坯料，在4500t锻造机上，按800
×
1200
×
1290mm
→
900
×
900
×
1520mm
→
1100
×
1100
×
1020mm
→
800
×
1200
×
1290mm进行镦拔变形；
[0052]
二次镦拔后进行热料三次回炉，加热至β相变点以上80℃，保温200min，然后将加热的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行三次镦拔；锻造后进行空冷，利用砂轮机进行修磨表面裂纹等缺陷；锻造后的坯料，空冷后，利用砂轮机进行修磨表面裂纹等缺陷；
[0053]
步骤5，将经步骤4修磨后的坯料在箱式电阻加热炉中，加热至β相变点以下40℃，保温550min；加热后的坯料，在4500t锻造机上，按800
×
1200
×
1290mm
→
880
×
880
×
1535mm
→
1065
×
1065
×
1050mm
→
800
×
1200
×
1240mm进行镦拔变形；
[0054]
然后将首次镦拔后的坯料，进行热料回炉，加热至β相变点以下40℃，保温200min；加热后的坯料，在4500t锻造机上，按800
×
1200
×
1290mm
→
880
×
880
×
1535mm
→
1065
×
1065
×
1050mm
→
800
×
1200
×
1240mm进行镦拔变形；
[0055]
最后将经二次镦拔后的坯料，进行热料回炉，加热至β相变点以下40℃，保温200min，最后在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行三次镦拔，锻造后进行空冷，利用砂轮机进行修磨表面裂纹等缺陷；
[0056]
步骤6，将步骤5修磨后的坯料，在箱式电阻加热炉中，加热至β相变点以下40℃，保温550min；加热后的坯料，在4500t锻造机上，800
×
1200
×
1240mm
→
650
×
1400
×
1270mm
→
380
×
1430
×
2280mm；
[0057]
步骤7，将经步骤6锻造的板坯，空冷后，在龙门铣床上进行六面铇铣，铇铣后板坯尺寸365
×
1410
×
2260mm；铇铣的板坯，在均热炉中加热至β相变点以下150℃，保温300min后，再提升加热温度至β相变点以下40℃，保温400min；
[0058]
步骤8，将经步骤7加热后的坯料365
×
1410
×
2260mm，在4200mm四辊可逆式热轧上以2260mm为宽，轧至145
×
2260
×
3550mm，道次压下量5～20mm，轧制速度0.3～1m/s，轧制变
形量为50～60％；将轧制后的板材，在箱式电阻炉中，进行热处理，热处理温度为750℃，保温150min，空冷至室温；热处理后的板材，在龙门式水切割机上，预切割成145
×
2200
×
2680mm；最后在龙门式铣床上就行六面铇铣，获得成品板材130(
±
2)
×
2180(﹢5/0)
×
2660(﹢5/0)mm。
[0059]
本实施案例，获得的成品板材尺寸为：130(
±
2)
×
2180(﹢5/0)
×
2660(﹢5/0)mm；不平度：1mm/m；表面粗糙度：ra＜2.0μm；抗拉强度rm＞900mpa；rp0.2＞825mpa；a＞10％；化学成分如表1，显微组织如图1。板材成分、性能、组织及表面尺寸板型完全满足gjb2505a-2008要求。
[0060]
表1案例一板材化学成分(wt/％)
[0061]
alvfecnho单个总和基体6.264.020.170.0150.0080.0010.179＜0.10＜0.3ti
[0062]
实施例2：
[0063]
步骤1，选用0级海绵钛和优质中间合金，按ti-6.5al-4.15v-0.165o-0.18fe进行合金配比；将配比好的合金在3000吨油压机上压制成31～72kg合金块，在真空焊箱中焊接成电极；
[0064]
步骤2，利用10吨自耗电弧炉(var)，经三次熔炼成φ820的合金铸锭；三次var熔炼获得的铸锭，经车床车削扒皮、锯切冒口，得到合金铸锭；
[0065]
步骤3，铸锭在箱式电阻加热炉中，加热至β相变点以下200℃，保温150min；提升温度，加热至β相变点以上150℃，保温500min；加热的铸锭在4500t锻造机上，将φ820
×
2106mm铸锭镦粗至φ1020
×
1350mm，再展宽至750
×
1130
×
1290mm；
[0066]
步骤4，展宽后的坯料，热料回炉，加热至β相变点以上100℃，保温200min；加热后的坯料在4500t锻造机上，按750
×
1130
×
1290mm
→
860
×
860
×
1500mm
→
1030
×
1030
×
1030mm
→
750
×
1130
×
1290mm进行镦拔变形；
[0067]
镦拔后继续进行热料二次回炉，加热至β相变点以上80℃，保温200min；加热的坯料，在4500t锻造机上，按750
×
1130
×
1290mm
→
860
×
860
×
1500mm
→
1030
×
1030
×
1030mm
→
750
×
1130
×
1290mm进行二次镦拔变形；
[0068]
二次镦拔后进行热料三次回炉，加热至β相变点以上80℃，保温200min，然后将加热的坯料，在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行三次镦拔；锻造后进行空冷，利用砂轮机进行修磨表面裂纹等缺陷；锻造后的坯料，空冷后，利用砂轮机进行修磨表面裂纹等缺陷；
[0069]
步骤5，将经步骤4修磨后的坯料在箱式电阻加热炉中，加热至β相变点以下40℃，保温550min；加热后的坯料，在4500t锻造机上，按750
×
1130
×
1290mm
→
840
×
840
×
1500mm
→
1020
×
1020
×
1020mm
→
750
×
1130
×
1290mm进行镦拔变形；
[0070]
然后将首次镦拔后的坯料，进行热料回炉，加热至β相变点以下40℃，保温200min；加热后的坯料在4500t锻造机上，按750
×
1130
×
1290mm
→
840
×
840
×
1500mm
→
1020
×
1020
×
1020mm
→
750
×
1130
×
1290mm进行二次镦拔变形；
[0071]
最后将经二次镦拔后的坯料，进行热料回炉，加热至β相变点以下40℃，保温200min，最后在4500t锻造机上，按总锻造比为4进行三次镦拔，锻造后进行空冷，利用砂轮机进行修磨表面裂纹等缺陷；
[0072]
步骤6，将步骤5修磨后的坯料，在箱式电阻加热炉中，加热至β相变点以下40℃，保
温550min；加热后的坯料在4500t锻造机上，750
×
1130
×
1290mm
→
600
×
1300
×
1310mm
→
380
×
1310
×
2050mm；
[0073]
步骤7，将经步骤6锻造的板坯，空冷后，在龙门铣床上进行六面铇铣，铇铣后板坯尺寸365
×
1300
×
2030mm；铇铣的板坯，在均热炉中加热至β相变点以下150℃，保温300min后，再提升加热温度至β相变点以下40℃，保温400min；
[0074]
步骤8，将经步骤7加热后的坯料365
×
1300
×
2030mm，在4200mm四辊可逆式热轧上以2030mm为宽，轧至145
×
2030
×
3270mm，道次压下量5～20mm，轧制速度0.3～1m/s，轧制变形量为50～60％；将轧制后的板材在箱式电阻炉中，进行热处理，热处理制度：750℃，保温150min，空冷至室温；热处理后的板材，在龙门式水切割机上，预切割成145
×
2000
×
2680mm；预切割后的板材，在龙门式铣床上就行六面铇铣，获得成品板材130
×
1980
×
2660mm。
[0075]
本实施案例2，获得的成品板材尺寸为：130(
±
2)
×
1980(﹢5/0)
×
2660(﹢5/0)mm；不平度：1mm/m；表面粗糙度：ra＜2.0μm。抗拉强度rm＞900mpa；rp0.2＞825mpa；a＞10％；化学成分如表2，显微组织如图2。板材成分、性能、组织及表面尺寸板型完全满足gjb2505a-2008要求。
[0076]
表2案例一板材化学成分(wt/％)
[0077]
alvfecnho单个总和基体6.224.040.170.0140.0080.0010.175＜0.10＜0.3ti

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除