本發(fā)明涉及鈦合金領(lǐng)域，具體涉及一種改善近α鈦合金板各向異性的方法。

背景技術(shù)：

1、鈦合金板密度小、比強(qiáng)度高、高溫和低溫性能優(yōu)異、耐腐蝕好，是航天航空、海洋工程、化學(xué)工業(yè)及核工業(yè)等領(lǐng)域的重要輕量化結(jié)構(gòu)材料。然而，由于其應(yīng)用領(lǐng)域的重要性，對(duì)鈦合金性能的穩(wěn)定性提出了嚴(yán)格的要求，從而對(duì)鈦合金材料各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的組織、性能的控制提出了更高的要求。

2、鈦合金主要存在兩種晶體組織：α相和β相。鈦合金按照兩相的比例不同可以分為α型鈦合金、α+β型鈦合金以及β型鈦合金。純鈦及近α型鈦合金中以密排六方的α相為主。在室溫條件下，具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)的近α型鈦合金的晶胞的各向異性十分明顯。鈦合金板一般為多晶體，由于晶格對(duì)稱性低、獨(dú)立滑移系較少等原因，在加工中極易形成較強(qiáng)的變形織構(gòu)，在退火過程中又易生成再結(jié)晶織構(gòu)，引起彈性模量、強(qiáng)度、塑性、韌性等性能的各向異性?？棙?gòu)或晶體的擇優(yōu)取向是造成多晶材料性能各向異性的重要原因之一。對(duì)于近α型鈦合金這種低對(duì)稱性、滑移系統(tǒng)較少的密排六方金屬，其在加工過程中極易形成織構(gòu)，使板材在沖壓成型時(shí)出現(xiàn)“制耳”等問題而報(bào)廢。為了提高板材的加工成型性能，希望近α型鈦合金板材具有最小的板面各向異性。

3、因此，如何降低近α鈦合金板材的織構(gòu)強(qiáng)度成為本領(lǐng)域亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種改善近α鈦合金板各向異性的方法，以解決現(xiàn)有的近α鈦合金板材因具有強(qiáng)織構(gòu)而造成的板材成型性差的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種改善近α鈦合金板各向異性的方法，包括下列步驟：

3、步驟s1：將原料壓制成塊制備成自耗電極進(jìn)行真空自耗熔煉，獲得鈦合金鑄錠；

4、步驟s2：將所述鑄錠進(jìn)行電子束冷床熔煉，獲得鈦合金直軋扁錠，其中所述扁錠包括按重量百分比計(jì)的以下組分：mo：0.2%~0.5%、ni：0.6%~0.9%、cr：0.6%~0.8%，sc：0.15%~0.2%，余量為ti和不可避免的雜質(zhì)；

5、步驟s3：將所述扁錠加熱至高于β相變點(diǎn)溫度的第一溫度保溫，再進(jìn)行多火次換向軋制，獲得第一板坯；

6、步驟s4：對(duì)所述第一板坯進(jìn)行多道次交叉軋制，獲得第二板坯；

7、步驟s5：將所述第二板坯進(jìn)行多重退火，獲得各向異性得到改善的近α鈦合金板。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述原料包括：0a級(jí)海綿鈦、ti-15mo中間合金、純鎳屑、單質(zhì)鉻和鈧粉。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述真空自耗熔煉進(jìn)行兩次，且熔煉時(shí)真空度維持在2.0pa以下，每次熔煉的鑄錠掉頭后進(jìn)行下一次熔煉。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一溫度為β相變點(diǎn)溫度以上50~100℃，保溫時(shí)間為3~5h。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多火次換向軋制為兩火次換向軋制，第一火次采用橫向熱軋，第二火次熱軋方向與第一火次熱軋方向垂直，且每道次軋制完成后，對(duì)板坯進(jìn)行矯直、修正、酸堿清洗和修磨處理，再通過真空退火爐進(jìn)行退火，爐冷至室溫。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一火次熱軋的道次變形量控制在20%~30%。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二火次熱軋的道次變形量控制在10%~20%。

14、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述多道次交叉軋制中，道次變形量控制在5%~10%，在水平方向?qū)Π迮鬟M(jìn)行同步軋制，每軋制一個(gè)道次后，將坯料在水平面內(nèi)相對(duì)于其進(jìn)給方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)15~30°后再進(jìn)行下一個(gè)道次的軋制，控制總變形量為60%~80%。

15、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟s4還包括：

16、除最后一次軋制外，每道次軋制完成后，對(duì)所述板坯進(jìn)行矯直、修正、酸堿清洗和修磨處理，再通過真空退火爐進(jìn)行退火，爐冷至室溫。

17、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟s5中的多重退火包括：

18、步驟s5-1：將冷軋板加熱至β相變點(diǎn)溫度以上50~100℃保溫1~2h，然后爐冷至室溫，獲得一次退火板；

19、步驟s5-2：將所述一次退火板加熱至β相變點(diǎn)溫度以下50~100℃保溫1~2h，然后爐冷至室溫，獲得二次退火板；

20、步驟s5-3：將所述二次退火板加熱至α/β相變點(diǎn)溫度以上50~100℃保溫1~2h，然后爐冷至室溫，獲得各向異性得到改善的近α鈦合金板；

21、其中，每重退火的升溫速率為10~15℃/min。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

23、（1）采用真空自耗（var）熔煉結(jié)合eb爐熔煉可直接生產(chǎn)出矩形錠直接軋制，不僅可以省去鍛造步驟，大幅降低開坯成本，有效縮短制備流程，提高制備效率，還可以很好地解決鈦及鈦合金熔煉過程中的高低密度夾雜等問題，易實(shí)現(xiàn)鈦合金板的大批量生產(chǎn)；

24、（2）在近α鈦合金中添加適量的稀土元素sc，能夠細(xì)化金屬材料晶粒，大大改善合金的力學(xué)性能，復(fù)合添加一定量的cr可以同時(shí)提高合金的力學(xué)性能及耐腐蝕能力；

25、（3）采用了換向熱軋以及多道次換向冷軋技術(shù)，促進(jìn)了鈦板材中基面織構(gòu)的產(chǎn)生，有利于減弱板材各向異性，改善鈦板的力學(xué)性能；

26、（4）在冷軋變形后采用多重退火的熱處理方式，產(chǎn)生一定的織構(gòu)取向重新分布，因此各向異性得以改善，從而可獲得較好力學(xué)性能的近α鈦合金板。

技術(shù)特征：

1.一種改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，包括下列步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，所述原料包括：0a級(jí)海綿鈦、ti-15mo中間合金、純鎳屑、單質(zhì)鉻和鈧粉。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，所述真空自耗熔煉進(jìn)行兩次，且熔煉時(shí)真空度維持在2.0pa以下，每次熔煉的鑄錠掉頭后進(jìn)行下一次熔煉。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，所述第一溫度為β相變點(diǎn)溫度以上50~100℃，保溫時(shí)間為3~5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，所述多火次換向軋制為兩火次換向軋制，第一火次采用橫向熱軋，第二火次熱軋方向與第一火次熱軋方向垂直，且每道次軋制完成后，對(duì)板坯進(jìn)行矯直、修正、酸堿清洗和修磨處理，再通過真空退火爐進(jìn)行退火，爐冷至室溫。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，第一火次熱軋的道次變形量控制在20%~30%。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，第二火次熱軋的道次變形量控制在10%~20%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，在所述多道次交叉軋制中，道次變形量控制在5%~10%，在水平方向?qū)Π迮鬟M(jìn)行同步軋制，每軋制一個(gè)道次后，將坯料在水平面內(nèi)相對(duì)于其進(jìn)給方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)15~30°后再進(jìn)行下一個(gè)道次的軋制，控制總變形量為60%~80%。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，所述步驟s4還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善近α鈦合金板各向異性的方法，其特征在于，步驟s5中的多重退火包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鈦合金領(lǐng)域。本發(fā)明公開了一種改善近α鈦合金板各向異性的方法。該方法包括將原料壓制成塊制備成自耗電極進(jìn)行真空自耗熔煉，獲得鈦合金鑄錠；將鑄錠進(jìn)行電子束冷床熔煉，獲得鈦合金直軋扁錠；將扁錠加熱至高于β相變點(diǎn)溫度的第一溫度保溫，再進(jìn)行多火次換向軋制，獲得第一板坯；對(duì)第一板坯進(jìn)行多道次交叉軋制，獲得第二板坯；將第二板坯進(jìn)行多重退火，獲得各向異性得到改善的近α鈦合金板。本發(fā)明的方法通過優(yōu)化合金成分、冶煉及加工工藝，降低了近α鈦合金板的織構(gòu)強(qiáng)度，從而獲得了各向異性得到改善的近α鈦合金板。

技術(shù)研發(fā)人員：唐敏,李曉煜,程小偉,肖強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都先進(jìn)金屬材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18