專利名稱：Tc18鈦合金板材的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種TC18鈦合金板材的制備方法，特別是涉及一種超高強韌鈦合金板材的制備工藝技術。
背景技術：
TC18鈦合金是一種高強高韌近β鈦合金，具有強度高O llOOMPa)、斷裂韌性好(Kic ^ 50MPa · m1/2)、屈服強度與抗拉強度差值小等優(yōu)點，其大型承力結(jié)構(gòu)件已在航空航天領域得到廣泛應用。但是，由于TC18合金的變形抗力大、變形難度高，尤其在固溶態(tài)下冷軋變形量小 25%)，因此采用傳統(tǒng)的鈦及鈦合金熱軋-冷軋-熱處理-成品制度，難以實現(xiàn)TC18合
金板材的加工。限制了 TC18合金的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備TC18板材的制備方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案包括以下步驟(I)錠坯改鍛將TC18合金鍛坯改鍛， 改鍛溫度78(T850°C，改鍛后板坯厚度4(T60mm，火次為3 25，α相含量控制在35 50% ；(2)固溶處理固溶溫度750°C 850°C，保溫時間I 3h ；(3)熱軋熱軋溫度65(T850°C，道次變形量10 20%，總變形量大于50 80%，然后空冷至O 50 0C ；(4)去應力與α相調(diào)質(zhì)熱處理熱處理溫度65(T800°C，保溫時間f 3h，保溫完成后冷卻至O 50°C ；(5)表面處理采用鋼球或者氧化鋯或者氧化鋁噴丸處理除去板材表面氧化皮后進行酸洗，酸洗液體積比配方為HF:HN03:H20=6 8:10 12:80 85，HF和HNO3的純度為工業(yè)純，酸洗溫度為55 65。。；(6)冷軋道次變形量為3 8%，總變形量為15 40% ；(7)時效熱處理熱處理溫度40(T620°C，時間4 10h，冷卻至O 50°C。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于①首次將熱處理穿插融合入整個熱軋和冷軋加工過程，其中通過步驟(2)固溶處理獲得尺寸2 μ πΓ5 μ m、含量15°/Γ20%的球形α相，有利于熱軋變形；通過步驟(4)調(diào)質(zhì)處理進一步形成含量10%左右的粗針片a相，有利于冷軋變形；通過步驟(7)時效處理進一步析出含量10%左右的超細針狀a相，有利于提高合金最終強度。上述在不同工藝階段進行相應的相組織調(diào)控，能夠保證TC18薄板軋制變形順利進行，并有利于合金力學性能的匹配性調(diào)整。②工藝簡單易行，加工窗口較寬，工藝穩(wěn)定性強，并容易實現(xiàn)微觀組織的調(diào)控以及相應合金力學性能的匹配。③通過軋制和熱處理等工藝條件的控制，可獲得多種強韌級別的TC18板材，滿足不同的性能要求，其中高強度級別板材強度達1300MPa以上；低強高韌級別板材強度達IlOOMPa以上，同時斷裂韌性保持在60MPa · m1/2以上。
具體實施例方式下面結(jié)合實施實例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1
(I)錠坯改鍛把截面尺寸IlOmmX 200mm的TC18方坯在3000T油壓快鍛機上改鍛，天然氣爐加熱，改鍛分12火完成第I至6火在850°C進行，保溫2h后出爐鍛造，經(jīng)4次鐓粗4次拔長后完成；第7至12火在80(TC進行，保溫2h后出爐鍛造，經(jīng)4次鐓粗4次拔長后完成，并在第12火改鍛成板還,板還尺寸20mm X 300mm X 450mm ;(2)固溶處理將改鍛后的板坯放入天然氣加熱爐中，加熱溫度840°C，保溫Ih。(3)熱軋熱軋在輥徑550mm規(guī)格的熱軋機上進行軋制，第一道次壓下量為10%，第二道次壓下量為15%，經(jīng)6道次軋制后，最終軋制成厚度約4. 5mm的板材。(4)去應力與α相調(diào)質(zhì)熱處理將熱軋板放入天然氣加熱爐，加熱溫度800°C，保溫Ih后，空冷至30°C。(5)表面處理采用3飛mm氧化鋁球進行噴丸處理除去板材表面氧化皮，并進行酸洗，體積比配方為HF: HNO3: H20=6:11:83，HF和HNO3的純度為工業(yè)純，酸洗溫度為55 °C。(6)冷軋冷軋在420mm規(guī)格的多輥冷軋機上進行，道次壓下量為4%，經(jīng)4道次軋制后，最終軋制成厚度約2. 8mm的板材。(7)時效熱處理時效理溫度620°C，時間4h，冷卻至30°C。最終室溫力學性能及斷裂韌性如表I所示。表I實施例1中的TC18板材室溫力學性能
權利要求
1. 一種TC18鈦合金板材的制備方法，其特征是包括以下步驟 (1)錠還改鍛 將TC18合金鍛坯改鍛，改鍛溫度78(T85(TC，改鍛后板坯厚度4(T60mm，火次為3 25，α相含量控制在35 50% ； (2)固溶處理 固溶溫度750°C 850°C，保溫時間I 3h ； (3)熱軋 熱軋溫度65(T850°C，道次變形量10 20%，總變形量大于50 80%，然后空冷至O 50 0C ； (4)去應力與α相調(diào)質(zhì)熱處理 熱處理溫度65(T800°C，保溫時間l 3h，保溫完成后冷卻至O 50°C ； (5)表面處理 采用鋼球或者氧化鋯或者氧化鋁噴丸處理除去板材表面氧化皮后進行酸洗，酸洗液體積比配方為HF:HN03:H20=6 8:10 12:80 85，HF和HNO3的純度為工業(yè)純，酸洗溫度為55 65。。； (6)冷軋 道次變形量為3 8%，總變形量為15 40% ； (7)時效熱處理 熱處理溫度40(T620°C，時間4 10h，冷卻至O 50°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種TC18鈦合金板材的制備方法，包括(1)錠坯改鍛；(2)固溶處理；(3)熱軋；(4)去應力與α相調(diào)質(zhì)熱處理；(5)表面處理；(6)冷軋；(7)時效熱處理。本發(fā)明通過軋制和熱處理等工藝條件的控制，可獲得多種強韌級別的TC18板材，滿足不同的性能要求，其中高強度級別板材強度達1300MPa以上；低強高韌級別板材強度達1100MPa以上，同時斷裂韌性保持在60MPa·m1/2以上。
文檔編號C22F1/18GK103045978SQ20121046688
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權日2012年11月19日
發(fā)明者周科朝, 張曉泳, 李超, 李志友 申請人:中南大學