本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法。

背景技術(shù)：

tc4(ti-6al-4v)鈦合金具有低密度、優(yōu)異的高溫強度以及生物相容性、耐腐蝕性等綜合性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。鈦合金超細(xì)晶組織的制備可以顯著提高力學(xué)性能、生物相容性和超塑性成形能力，在高性能醫(yī)療手術(shù)器械以及航空用復(fù)雜異構(gòu)件成形方面具有廣泛應(yīng)用，而超細(xì)晶組織制備已成為拓展鈦合金應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵。其中，超細(xì)晶的晶粒尺寸位于0.1-1μm的范圍內(nèi)。

針對鈦合金的晶粒細(xì)化，國內(nèi)外通常采用大塑性變形的方法，盡可能提高合金在兩相區(qū)的加工變形量，使得板材組織充分破碎進而獲得等軸細(xì)晶組織。然而，鈦合金的變形加工工藝窗口狹窄，上述方法仍存在變形極限，無法有效實現(xiàn)晶粒細(xì)化。同時，在采用大變形量方法時板材的厚度規(guī)格極度減小，無法滿足材料設(shè)計和結(jié)構(gòu)規(guī)格的需要。在此基礎(chǔ)上，采用累積疊軋方法可以在保持金屬材料尺寸的同時進行劇烈塑性變形，通過多道次重復(fù)軋制可以有效細(xì)化晶粒及提高材料性能，具有可連續(xù)生產(chǎn)薄板類超細(xì)晶材料的能力。相關(guān)技術(shù)已被廣泛用于鋁合金、銅合金、鋼材和復(fù)合材料等領(lǐng)域。然而，采用累積疊軋進行鈦合金超細(xì)晶組織的制備存在諸多難點且研究較少。

tc4鈦合金存在變形抗力高、低的彈性模量和高溫易氧化等特點，在疊軋焊合過程中容易出現(xiàn)變形量不足、變形開裂和焊合不完全等現(xiàn)象，導(dǎo)致板材質(zhì)量和力學(xué)性能下降。同時，高溫加熱過程的劇烈氧化作用嚴(yán)重降低了界面結(jié)合強度，累積疊軋工藝及其對鈦合金焊合界面的影響尚不清楚，細(xì)晶組織的控制方法尚未獲得。因此，亟需一種等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法，能夠制備出等厚度、超細(xì)晶的tc4鈦合金板材，并且克服容易出現(xiàn)變形量不足、變形開裂和焊合不完全的缺點，制備出的tc4鈦合金板材具有高強度和高界面結(jié)合強度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法，能夠克服因變形量不足而難以實現(xiàn)細(xì)晶組織的問題，并保持原始厚度尺寸，同時該方法解決疊軋過程中變形開裂和焊合不完全的缺點，制備出的tc4鈦合金板材具有高強度和高界面結(jié)合強度。

(二)技術(shù)方案

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

本發(fā)明提供一種等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法，包括如下步驟：

s1、選取預(yù)設(shè)數(shù)量的尺寸相同且軋制退火后的tc4鈦合金板坯，tc4鈦合金板坯的厚度位于1-4mm的范圍內(nèi)，晶粒尺寸位于6-10μm的范圍內(nèi)，預(yù)設(shè)數(shù)量大于等于4且為整數(shù)；

s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量大于等于2且小于等于4；

s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯的界面進行粗糙化處理和清洗，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作；

s4、將一組tc4鈦合金板坯對齊疊置形成tc4鈦合金板層，將tc4鈦合金板層的一個側(cè)邊焊合并在其它側(cè)邊涂覆防氧化涂層，或者將tc4鈦合金板層的全部邊緣真空封焊，然后對tc4鈦合金板層進行多道次熱軋，直至tc4鈦合金板層的厚度等于tc4鈦合金板坯的原始厚度時停止熱軋，熱軋結(jié)束后對tc4鈦合金板層進行冷卻；

s5、在各組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，若冷卻后的tc4鈦合金板層的數(shù)量大于之前執(zhí)行的步驟s2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，則將所有冷卻后的tc4鈦合金板層作為新的tc4鈦合金板坯返回步驟s2并向下執(zhí)行，若冷卻后的tc4鈦合金板層的數(shù)量小于等于之前執(zhí)行的步驟s2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，則將所有冷卻后的tc4鈦合金板層作為當(dāng)前的tc4鈦合金板坯并形成一組tc4鈦合金板坯返回步驟s3并向下執(zhí)行，直至所有tc4鈦合金板坯疊軋在一起形成了一個tc4鈦合金板材為止；

s6、對tc4鈦合金板材進行熱處理，然后進行冷卻。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟s1中，預(yù)設(shè)數(shù)量大于等于16，且等于2ⁿ或3ⁿ，其中，n大于等于2且為整數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟s2中，多次執(zhí)行步驟s2時，分組后每組中tc4鈦合金板坯的數(shù)量恒定。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟s3中，粗糙化處理為打磨處理，采用丙酮或酒精進行表面清洗。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟s4中，首道次變形量為50％，軋制速度位于0.3-0.5m/s的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟s4中，熱軋前將tc4鈦合金板層加熱至700-750℃、保溫15-30min，然后進行首道次熱軋。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟s5中，當(dāng)將tc4鈦合金板層的一個側(cè)邊焊合并在其它側(cè)邊涂覆防氧化涂層時，在熱軋時焊合的側(cè)邊先進入軋輥。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟s6中，熱處理的溫度位于600-700℃的范圍內(nèi)，熱處理的時間位于120-180min的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟s6中，冷卻后的tc4鈦合金板材的晶粒尺寸位于0.4-1μm的范圍內(nèi)。

(三)有益效果

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法中，步驟s1中采用軋制退火后的tc4鈦合金板坯，有利于后續(xù)進行劇烈塑性變形，進而有利于晶粒細(xì)化；步驟s3中對tc4鈦合金板坯的界面進行粗糙化處理和清洗，有利于消除氧化皮和油污，獲得新鮮的粗糙的表面，進而能夠促進后續(xù)疊軋過程中在軋制力和溫度的共同作用下，疊合界面表面發(fā)生擴散，進而實現(xiàn)較高的界面結(jié)合強度；鈦合金在高溫階段存在劇烈的界面氧化，氧化層會阻礙原子擴散進而嚴(yán)重降低疊軋界面的焊合強度，造成焊合不完全，在步驟s4中，將tc4鈦合金板層的一個側(cè)邊焊合并在其它側(cè)邊涂覆防氧化涂層、或?qū)c4鈦合金板層的全部邊緣真空封焊，此方法旨在消除熱軋前加熱過程中的界面氧化，提高界面結(jié)合強度，并且同時焊合邊界可以保證在軋制過程中板坯不發(fā)生分離；步驟s4中將多層的板坯疊合熱軋，既保證界面的疊軋焊合強度，同時使得疊軋板材中存在大量的變形儲能，從而使得在后續(xù)熱處理過程中充分進行晶粒細(xì)化，獲得超細(xì)晶組織；本發(fā)明中，將多個tc4鈦合金板坯經(jīng)過至少一次分組熱軋再最后熱軋成一個tc4鈦合金板材，疊軋焊合過程循環(huán)進行，有利于保證tc4鈦合金板材獲得較大的塑性變形，實現(xiàn)晶粒細(xì)化；步驟s6中對tc4鈦合金板材進行熱處理，有效地控制再結(jié)晶和晶粒長大過程，最終可以獲得均勻、細(xì)小的微觀組織。綜上，本發(fā)明通過累積疊軋對變形抗力高、高溫易氧化的tc4鈦合金板坯進行大塑性變形以及后續(xù)的熱處理步驟，克服了容易出現(xiàn)變形量不足、變形開裂和焊合不完全的缺點，制備出了超細(xì)晶的tc4鈦合金板材，并且該tc4鈦合金板材具有高強度和高界面結(jié)合強度，且與原有tc4鈦合金板坯等厚度。

附圖說明

圖1是如下具體實施方式提供的實施例一中的等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法的流程示意圖；

圖2是如下具體實施方式提供的實施例一中的等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法制備出的tc4鈦合金板材的疊軋界面和變形組織示意圖，其中，白色箭頭指向tc4鈦合金板材的疊軋界面；

圖3是圖1中的tc4鈦合金板材的超細(xì)晶組織照片。

具體實施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實施例一

在本實施例中提供一種超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

s1、選取16個尺寸相同(即各個tc4鈦合金板坯的長度、寬度和厚度均是相同的)且軋制退火后的tc4鈦合金板坯，tc4鈦合金板坯的厚度為1mm，晶粒尺寸位于6-10μm的范圍內(nèi)。

s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分為4組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量為4個。

s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯的界面(“界面”為tc4鈦合金板坯在后續(xù)步驟中要與其它板坯貼合的表面)進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，即對4組tc4鈦合金板分別進行一次步驟s4；

s4、將一組tc4鈦合金板坯對齊疊置形成tc4鈦合金板層，將tc4鈦合金板層的一個側(cè)邊焊合并在其它側(cè)邊涂覆防氧化涂層(防氧化涂層的材料為氧化鈣、氧化鎂等)，之后將tc4鈦合金板層在加熱爐中加熱至700℃、保溫20min，然后對tc4鈦合金板層進行多道次熱軋，直至tc4鈦合金板層的厚度等于tc4鈦合金板坯的原始厚度(即1mm)時停止熱軋，在本實施例中，經(jīng)過兩次熱軋達到等厚度要求，熱軋結(jié)束后tc4鈦合金板層空冷至室溫，其中，首道次變形量為50％，軋制速度(每個道次的軋制速度)均0.5m/s的范圍內(nèi)，并且每道次熱軋時，焊合的側(cè)邊先進入軋輥。

s5、在4組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，形成4個一體的tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層的數(shù)量等于步驟2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，無需對冷卻后的tc4鈦合金板層需要再次分組，直接將4個冷卻后的tc4鈦合金板層作為當(dāng)前的tc4鈦合金板坯并形成一組tc4鈦合金板坯返回步驟s3并向下執(zhí)行，執(zhí)行后，所有tc4鈦合金板坯疊軋在一起形成了一個tc4鈦合金板材。由此可見，本實施例中，16個tc4鈦合金板坯以4個為一組進行熱軋，重復(fù)執(zhí)行2次步驟s3-s4后形成一個整體的tc4鈦合金板材。最終的總變形量為94％.

s6、對步驟s5形成的tc4鈦合金板材進行熱處理，熱處理的溫度為600℃，熱處理的時間為180min。然后進行爐冷。

最終獲得晶粒尺寸位于0.5-1μm的范圍內(nèi)的超細(xì)晶tc4鈦合金板材。

在上述步驟中，步驟s1中采用軋制退火后的tc4鈦合金板坯，有利于后續(xù)進行劇烈塑性變形，進而有利于晶粒細(xì)化；步驟s3中對tc4鈦合金板坯的界面進行粗糙化處理和清洗，有利于消除氧化皮和油污，獲得新鮮的粗糙的表面，進而能夠促進后續(xù)疊軋過程中在軋制力和溫度的共同作用下，疊合界面表面發(fā)生擴散，進而實現(xiàn)較高的界面結(jié)合強度；鈦合金在高溫階段存在劇烈的界面氧化，氧化層會阻礙原子擴散進而嚴(yán)重降低疊軋界面的焊合強度，造成焊合不完全，在步驟s4中，將tc4鈦合金板層的一個側(cè)邊焊合并在其它側(cè)邊涂覆防氧化涂層，旨在消除熱軋前加熱過程中的界面氧化，提高界面結(jié)合強度，并且同時焊合邊界可以保證在軋制過程中板坯不發(fā)生分離，不分層開裂；步驟s4中將多層的板坯疊合熱軋，既保證界面的疊軋焊合強度，同時使得疊軋板材中存在大量的變形儲能，從而使得在后續(xù)熱處理過程中充分進行晶粒細(xì)化，獲得超細(xì)晶組織，此外，提高生產(chǎn)效率，同時使得偏離中心位置的疊合界面獲得較大的軋制力提高界面結(jié)合強度；上述實施例中，將16個tc4鈦合金板坯經(jīng)過一次分組熱軋再最后熱軋成一個tc4鈦合金板材，通過疊軋焊合過程的循環(huán)進行，有利于保證tc4鈦合金板材獲得較大的塑性變形，實現(xiàn)晶粒細(xì)化；步驟s6中對tc4鈦合金板材進行熱處理，有效的控制再結(jié)晶和晶粒長大過程，最終可以獲得均勻、細(xì)小的微觀組織。

綜上，參照圖2和圖3，上述制備方法，通過累積疊軋對變形抗力高、高溫易氧化的tc4鈦合金板坯進行大塑性變形以及后續(xù)的熱處理步驟，克服了容易出現(xiàn)變形量不足、變形開裂和焊合不完全的缺點，制備出了超細(xì)晶的tc4鈦合金板材，從圖2中可明顯看出結(jié)合的好，并且該tc4鈦合金板材具有高強度和高界面結(jié)合強度，且與原有tc4鈦合金板坯等厚度。此外，還有利于鈦合金生物相容性和低溫超塑性性能的提高。尤其在鈦合金醫(yī)療器械以及復(fù)雜異構(gòu)件制備方面具有明確的應(yīng)用價值。

實施例二

在本實施例中，改變上述實施例一的一些參數(shù)重復(fù)進行本發(fā)明的等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法。具體如下：

s1、選取27個尺寸相同且軋制退火后的tc4鈦合金板坯，tc4鈦合金板坯的厚度為2mm，晶粒尺寸位于6-10μm的范圍內(nèi)。

s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分為9組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量為3個。

s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯(共27個)的界面進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，即對9組tc4鈦合金板分別進行一次步驟s4；

s4、將一組tc4鈦合金板坯對齊疊置形成tc4鈦合金板層，將tc4鈦合金板層的一個側(cè)邊焊合并在其它側(cè)邊涂覆防氧化涂層(防氧化涂層的材料為氧化鈣、氧化鎂等)，之后將tc4鈦合金板層在加熱爐中加熱至720℃、保溫15min，然后對tc4鈦合金板層進行多道次熱軋，直至tc4鈦合金板層的厚度等于tc4鈦合金板坯的原始厚度(即2mm)時停止熱軋，在本實施例中，經(jīng)過兩次熱軋達到等厚度要求，熱軋結(jié)束后tc4鈦合金板層空冷至室溫，其中，首道次變形量為50％，軋制速度(每個道次的軋制速度)均0.3m/s的范圍內(nèi)，并且每道次熱軋時，焊合的側(cè)邊先進入軋輥。

s5、在9組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，形成9個一體的tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層的數(shù)量大于步驟2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，對冷卻后的tc4鈦合金板層需要再次分組，則將9個冷卻后的tc4鈦合金板層作為新的tc4鈦合金板坯返回步驟s2并向下執(zhí)行。

第二次s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分為3組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量為3個，與上次分組時每組中tc4鈦合金板坯的數(shù)量相同。

第二次s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯(共9個)的界面進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，即對3組tc4鈦合金板分別進行一次步驟s4；

第二次s4、與前一次相同，不再贅述。

第二次s5、在3組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，形成3個一體的tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層的數(shù)量等于步驟2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，對冷卻后的tc4鈦合金板層不需要再次分組，將3個冷卻后的tc4鈦合金板層作為當(dāng)前的tc4鈦合金板坯并形成一組tc4鈦合金板坯返回步驟s3并向下執(zhí)行。

第三次s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯(共3個)的界面進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，此時只有一組tc4鈦合金板，即對此組tc4鈦合金板進行一次步驟s4；

第三次s4、與前一次相同，不再贅述。

第三次s5、在1組tc4鈦合金板坯執(zhí)行完步驟s4后，所有tc4鈦合金板坯疊軋在一起形成了一個tc4鈦合金板材，此時終止循環(huán)。

s6、對步驟s5形成的tc4鈦合金板材進行熱處理，熱處理的溫度為650℃，熱處理的時間為150min。然后進行爐冷。

最終獲得晶粒尺寸位于0.4-0.8μm的范圍內(nèi)的超細(xì)晶tc4鈦合金板材。

綜上，本實施例中，27個tc4鈦合金板坯以3個為一組進行熱軋，第一次執(zhí)行到步驟s5時有9個tc4鈦合金板層，第二次執(zhí)行到步驟s5時有3個tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層無需再次分組，則將所有冷卻后的tc4鈦合金板層從步驟s3并向下執(zhí)行，再次執(zhí)行到步驟s5時形成了一個一體的tc4鈦合金板材。由此，重復(fù)執(zhí)行3次步驟s3-s4后形成一個整體的tc4鈦合金板材。最終的總變形量為96％。

實施例三

在本實施例中，改變上述實施例一的一些參數(shù)重復(fù)進行本發(fā)明的等厚度超細(xì)晶tc4鈦合金板材的制備方法。具體如下：

s1、選取32個尺寸相同且軋制退火后的tc4鈦合金板坯，tc4鈦合金板坯的厚度為4mm，晶粒尺寸位于6-10μm的范圍內(nèi)。

s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分為16組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量為2個。

s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯的界面進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，即對16組tc4鈦合金板分別進行一次步驟s4；

s4、將一組tc4鈦合金板坯對齊疊置形成tc4鈦合金板層，將tc4鈦合金板層的全部邊緣采用電子束真空封焊，之后將tc4鈦合金板層在加熱爐中加熱至750℃、保溫30min，然后對tc4鈦合金板層進行多道次熱軋，直至tc4鈦合金板層的厚度等于tc4鈦合金板坯的原始厚度(即2mm)時停止熱軋，在本實施例中，經(jīng)過兩次熱軋達到等厚度要求，熱軋結(jié)束后tc4鈦合金板層空冷至室溫，其中，首道次變形量為50％，軋制速度(每個道次的軋制速度)均0.3m/s的范圍內(nèi)，并且每道次熱軋時，焊合的側(cè)邊先進入軋輥。

s5、在16組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，形成16個一體的tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層的數(shù)量大于步驟2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，需對冷卻后的tc4鈦合金板層需要再次分組，則將16個冷卻后的tc4鈦合金板層作為新的tc4鈦合金板坯返回步驟s2并向下執(zhí)行。

第二次s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分為8組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量為2個，與上次分組時每組中tc4鈦合金板坯的數(shù)量相同。

第二次s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯(共16個)的界面進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，即對8組tc4鈦合金板分別進行一次步驟s4；

第二次s4、與前一次相同，不再贅述。

第二次s5、在8組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，形成8個一體的tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層的數(shù)量大于步驟2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，需對冷卻后的tc4鈦合金板層需要再次分組，則將8個冷卻后的tc4鈦合金板層作為新的tc4鈦合金板坯返回步驟s2并向下執(zhí)行。

第三次s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分為4組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量為2個，與上次分組時每組中tc4鈦合金板坯的數(shù)量相同。

第三次s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯(共4個)的界面進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，即對4組tc4鈦合金板分別進行一次步驟s4；

第三次s4、與前一次相同，不再贅述。

第三次s5、在4組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，形成4個一體的tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層的數(shù)量大于步驟2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，需對冷卻后的tc4鈦合金板層需要再次分組，則將4個冷卻后的tc4鈦合金板層作為新的tc4鈦合金板坯返回步驟s2并向下執(zhí)行。

第四次s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分為2組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量為2個，與上次分組時每組中tc4鈦合金板坯的數(shù)量相同。

第四次s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯(共4個)的界面進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，即對2組tc4鈦合金板分別進行一次步驟s4；

第四次s4、與前一次相同，不再贅述。

第四次s5、在2組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，形成2個一體的tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層的數(shù)量大于步驟2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量，對冷卻后的tc4鈦合金板層不需要再次分組，將2個冷卻后的tc4鈦合金板層作為當(dāng)前的tc4鈦合金板坯并形成一組tc4鈦合金板坯返回步驟s3并向下執(zhí)行。

第五次s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯(共2個)的界面進行打磨處理和采用酒精或丙酮進行表面清洗。打磨處理和清洗完畢后，進行干燥，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作，此時只有一組tc4鈦合金板，即對這一組tc4鈦合金板進行一次步驟s4；

第五次s4、與前一次相同，不再贅述。

第五次s5、在1組tc4鈦合金板坯執(zhí)行完步驟s4后，所有tc4鈦合金板坯疊軋在一起形成了一個tc4鈦合金板材，此時終止循環(huán)。

s6、對步驟s5形成的tc4鈦合金板材進行熱處理，熱處理的溫度為700℃，熱處理的時間為120min。然后進行爐冷。

最終獲得晶粒尺寸位于0.4-1μm的范圍內(nèi)的超細(xì)晶tc4鈦合金板材。

綜上，本實施例中，32個tc4鈦合金板坯以2個為一組進行熱軋，第一次執(zhí)行到步驟s5時有16個tc4鈦合金板層，第二次執(zhí)行到步驟s5時有8個tc4鈦合金板層，第三次執(zhí)行到步驟s5時有4個tc4鈦合金板層，第四次執(zhí)行到步驟s5時有2個tc4鈦合金板層，此時tc4鈦合金板層無需再次分組，則將所有冷卻后的tc4鈦合金板層從步驟s3并向下執(zhí)行，再次執(zhí)行到步驟s5時形成了一個一體的tc4鈦合金板材。由此，重復(fù)執(zhí)行5次步驟s3-s4后形成一個整體的tc4鈦合金板材。最終的總變形量為97％。

參照上述三個實施例，形成本發(fā)明的如下規(guī)范步驟，在任何一個實施例中均可以如下步驟為基礎(chǔ)進行參數(shù)的選擇：

s1、選取預(yù)設(shè)數(shù)量的尺寸相同且軋制退火后的tc4鈦合金板坯，tc4鈦合金板坯的厚度位于1-4mm的范圍內(nèi)，晶粒尺寸位于6-10μm的范圍內(nèi)，預(yù)設(shè)數(shù)量大于等于4且為整數(shù)；

s2、將所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯平均分組，每組中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量大于等于2且小于等于4；

s3、對所有當(dāng)前的tc4鈦合金板坯的界面進行粗糙化處理和清洗，然后分別對每組tc4鈦合金板坯執(zhí)行如下步驟s4的操作；

s4、將一組tc4鈦合金板坯對齊疊置形成tc4鈦合金板層，將tc4鈦合金板層的一個側(cè)邊焊合并在其它側(cè)邊涂覆防氧化涂層，或者將tc4鈦合金板層的全部邊緣真空封焊，然后對tc4鈦合金板層進行多道次熱軋，直至tc4鈦合金板層的厚度等于tc4鈦合金板坯的原始厚度時停止熱軋，熱軋結(jié)束后對tc4鈦合金板層進行冷卻；

s5、在各組tc4鈦合金板坯均執(zhí)行完步驟s4后，若冷卻后的tc4鈦合金板層需要再次分組(即若冷卻后的tc4鈦合金板層的數(shù)量大于之前執(zhí)行的步驟s2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量)，則將所有冷卻后的tc4鈦合金板層作為新的tc4鈦合金板坯返回步驟s2并向下執(zhí)行，若冷卻后的tc4鈦合金板層無需再次分組(即若冷卻后的tc4鈦合金板層的數(shù)量小于等于之前執(zhí)行的步驟s2中每組tc4鈦合金板坯中的tc4鈦合金板坯的數(shù)量)，則將所有冷卻后的tc4鈦合金板層作為當(dāng)前的tc4鈦合金板坯并形成一組tc4鈦合金板坯返回步驟s3并向下執(zhí)行，直至所有tc4鈦合金板坯疊軋在一起形成了一個tc4鈦合金板材為止；

s6、對tc4鈦合金板材進行熱處理，然后進行冷卻。

優(yōu)選地，在步驟s1中，預(yù)設(shè)數(shù)量大于等于16，且等于2ⁿ或3ⁿ，其中，n大于等于2且為整數(shù)。例如，預(yù)設(shè)數(shù)量為4、8、16、27、32。

優(yōu)選地，多次執(zhí)行步驟s2時，分組后每組中tc4鈦合金板坯的數(shù)量恒定，即后一次分組時每組中tc4鈦合金板坯的數(shù)量與前次分組時的相同。

優(yōu)選地，先進行粗糙化處理，再清洗。

優(yōu)選地，在步驟s3中，粗糙化處理為打磨處理，采用丙酮或酒精進行表面清洗。

優(yōu)選地，在步驟s4中，首道次變形量為50％，軋制速度位于0.3-0.5m/s的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，在步驟s4中，熱軋前將tc4鈦合金板層在加熱爐中加熱至700-750℃、保溫15-30min，然后進行首道次熱軋。

優(yōu)選地，在步驟s4中，熱軋結(jié)束后對tc4鈦合金板層采用空冷方式進行冷卻。

優(yōu)選地，在步驟s5中，當(dāng)將tc4鈦合金板層的一個側(cè)邊焊合并在其它側(cè)邊涂覆防氧化涂層時，在熱軋時焊合的側(cè)邊先進入軋輥。

優(yōu)選地，在步驟s6中，熱處理的溫度位于600-700℃的范圍內(nèi)，熱處理的時間位于120-180min的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，在步驟s6中，冷卻后的tc4鈦合金板材的晶粒尺寸位于0.4-1μm的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，在步驟s6中，冷卻方式可采用爐冷或空冷。

優(yōu)選地，步驟s1中的預(yù)設(shè)數(shù)量與步驟s2中的分組的組數(shù)和每組的tc4鈦合金板坯的數(shù)量、以及步驟s5中冷卻后的tc4鈦合金板層的數(shù)量配合設(shè)置，保證步驟s4每次執(zhí)行時均是恒定數(shù)量的tc4鈦合金板坯疊合熱軋。

例如，預(yù)設(shè)數(shù)量為4，每組為2個，這樣第一次兩兩熱軋，之后形成兩個雙層的tc4鈦合金板層，再熱軋到一起形成一個4層的tc4鈦合金板材；

例如，預(yù)設(shè)數(shù)量為8，每組為2個，這樣第一次兩兩熱軋，之后形成4個雙層的tc4鈦合金板層，再兩兩熱軋，形成2個四層的tc4鈦合金板層，再熱軋到一起形成一個8層的tc4鈦合金板材；

例如，預(yù)設(shè)數(shù)量為16，每組為4個，這樣第一次四四熱軋，之后形成4個四層的tc4鈦合金板層，再四四熱軋到一起形成一個16層的tc4鈦合金板材；

例如，預(yù)設(shè)數(shù)量為16，每組為2個，這樣第一次兩兩熱軋，之后形成8個雙層的tc4鈦合金板層，再兩兩熱軋，形成4個四層的tc4鈦合金板層，再兩兩熱軋，形成2個8層的tc4鈦合金板層，最后再熱軋到一起形成一個16層的tc4鈦合金板材；

例如，預(yù)設(shè)數(shù)量為27，每組為3個，這樣第一次三三熱軋，之后形成9個三層的tc4鈦合金板層，再三三熱軋，形成3個九層的tc4鈦合金板層，再熱軋到一起形成一個27層的tc4鈦合金板材；

例如，預(yù)設(shè)數(shù)量為32，每組為2個，這樣第一次兩兩熱軋，之后形成16個雙層的tc4鈦合金板層，再兩兩熱軋，形成8個四層的tc4鈦合金板層，再兩兩熱軋，形成4個8層的tc4鈦合金板層，再兩兩熱軋，形成2個16層的tc4鈦合金板層，最后再熱軋到一起形成一個32層的tc4鈦合金板材。

下表示出了tc4鈦合金板材的層數(shù)與總變形量和各層板坯之間的間距關(guān)系，可知，疊軋層數(shù)越多，板材間距越小，結(jié)合也越緊密。

表1tc4鈦合金板材的層數(shù)與總變形量和各層板坯之間的間距關(guān)系

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。