一种卷式生产ta3钛板的退火方法

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一种卷式生产ta3钛板的退火方法
【专利说明】一种卷式生产TA3钛板的退火方法
[0001]【技术领域】 本发明为一种钛材的退火方法,具体涉及一种卷式生产TA3钛板的退火方法。
[0002] 【【背景技术】】 已知的,TA3工业纯钛因具有塑性高、强度适中、比强度高、耐蚀性强等特点,在船舶、航 空和医疗等领域得到了广泛应用,特别是在医疗领域,由于钛及钛合金耐蚀性好且具有优 良的生物相容性,在生物医用金属材料领域份额较大,得到了越来越广泛的应用,每年保持 10%以上的增长趋势;其中,TA3钛板由于成本和性能优势,在医用金属材料领域占有重要 地位,使用量也逐年增加。
[0003] 目前工业纯钛TAl和TA2塑性高,因此可以采用卷式生产方法制备,最大轧程变形 率可达到75%以上,工业纯钛TA3中,Fe、0、C和N等杂质元素含量更高,Fe和0元素是专门 添加的、含量较高,因此强度更高、塑性则稍低,以前对于TA3板材的生产主要是采用热轧 块式生产法、断续生产,厚度公差和同板差较大,与热轧法相比,使用卷式生产效率高、流程 短、成本低,可生产更薄规格的板(最薄〇. 5?1mm,常用1?4mm)、厚度公差精确(最小可实 现0?0. 05mm公差)、同板差小(0?0. 1mm),而且卷式生产钛板的性能更均勻;但是,对应 于不同厚度的板材,卷式生产法需要不同的冷轧变形量、相应的成品需要不同的退火工艺, 才能获得良好的性能和组织结合,那么如何提供一种较为合理的退火方法就成了本领域技 术人员的长期技术诉求。
[0004] 【
【发明内容】
】 为克服【背景技术】中存在的不足,本发明提供了一种卷式生产TA3钛板的退火方法,本 发明对不同化学成分和冷轧变形量的TA3卷材通过不同的退火工艺,获得晶粒细小、性能 合格并均匀的TA3板材,使TA3板材的生产更加快捷、生产流程缩短、大大降低了生产成本 等。
[0005] 为实现如上所述的发明目的,本发明采用如下所述的技术方案: 一种卷式生产TA3钛板的退火方法,具体包括如下步骤: 一、 生产TA3板述: 首先使用〇级海绵钛和纯度99. 5%?100%的二氧化钛粉混合后压制电极,然后通过 熔炼设备进行熔炼获得铸锭,对合格的铸锭进行锻造,得到铸态组织破碎、晶粒较均匀的 TA3板坯,板坯厚度100?220mm,然后利用天然气或煤气加热TA3板坯,TA3板坯保温温度 830?900°C、保温时间1?8h,保温结束后通过多道次轧制,获得3?IOmm厚度的热轧卷, 随后采用大气连续退火的方式进行退火,退火温度680?780°C、时间2?15min,退火后进 行抛丸和酸洗,将表面氧化层去除,为后续冷轧做准备; 二、 生产TA3钛卷: 接上步,将上步获取的TA3板坯通过轧机轧制成TA3钛卷,在张力作用下进行多道次轧 制,道次变形量彡10%、总变形量为10?55% ; 三、 退火处理: 接上步,对冷轧成品TA3钛卷进行真空退火或大气气氛退火,所述真空退火可以整卷 进行,也可分切为板进行,退火后为光亮面,或将钛卷分切为钛板进行大气气氛退火,退火 后为氧化表面; 四、后续处理: 接上步,对大气退火后性能合格的TA3钛板,进行碱酸洗获得成品TA3钛板,或者进行 喷砂/抛丸和酸洗处理,若表面有缺陷、修磨后再进行喷砂/抛丸和酸洗处理,得到合格的 成品TA3钛板。
[0006] 所述的卷式生产TA3钛板的退火方法,所述第一步中熔炼设备为真空自耗电弧 炉,烙炼的次数为1?3次,锻造次数为1?3火次。
[0007] 所述的卷式生产TA3钛板的退火方法,所述第一步中的TA3钛板包括低杂质 TA3和常用TA3,所述低杂质TA3为杂质元素含量分别是FeO. 12?0. 2%、00. 15?0. 2%、 N彡0. 02%、C彡0. 05%和H彡0. 01%,最大冷轧变形量可达到55%左右,所述常用TA3为杂 质元素含量分别是FeO. 18?(λ 3%、00· 18?(λ 3%、N彡0· 03%、C彡0· 05%和H彡0· 01%,最 大冷轧变形量一般< 50%。
[0008] 所述的卷式生产TA3钛板的退火方法,第二步中所述的轧机为可逆轧机。
[0009] 所述的卷式生产TA3钛板的退火方法,所述第二步中,冷轧总变形量超过55%,需 要进行多轧程的冷轧,两次冷轧之间进行半成品真空退火,成品厚度〇. 5?6mm。
[0010] 所述的卷式生产TA3钛板的退火方法,所述第三步中的真空退火,一般以整卷的 方式在罩式炉中真空退火,半成品和成品退火温度600?700°C,抽真空(彡I(T 2Pa)升温到 400?550°C,充少量氩气加强热量循环,退火温度根据钛卷成分和冷轧变形量确定,退火 温度600?700°C、保温时间3?10h,具体保温时间依据变形量和钛卷的卷径确定,卷径大 则退火时间长。
[0011] 所述的卷式生产TA3钛板的退火方法,所述氩气的充气量为1000?20000Pa。
[0012] 所述的卷式生产TA3钛板的退火方法,采用真空罩式炉退火后,对钛卷进行平整 和矫直,然后分切成板使用,满足不平度< 8mm/m要求,若对钛板的不平度要求< 5mm/m,则 采用中低温压矫形或蠕变矫形的方法进行板形改善。
[0013] 所述的卷式生产TA3钛板的退火方法,所述第三步中的大气气氛退火,将钛卷分 切成需要的尺寸整齐摆放,在电阻炉或地坑炉中通过压钢板进行压矫形退火,退火温度 550?70(TC、具体保温温度根据钛板成分和冷轧变形量确定,冷轧变形量大、则退火温度 高,保温时间一般为2?24h,具体保温时间依据钛板的厚度和所压钢板的总厚度确定。
[0014] 采用如上所述的技术方案,本发明具有如下所述的优越性: 本发明所述的一种卷式生产TA3钛板的退火方法,本发明对不同化学成分和冷轧变形 量的TA3卷材通过不同的退火工艺,获得晶粒细小、性能合格并均匀的TA3板材,本发明具 有生产效率高、外观质量好、成本较低,同批次板材的力学性能和微观组织的均匀一致程度 较高,厚度公差和同板差可稳定控制等特点,适合大范围的推广和应用。
[0015] 【【具体实施方式】】 通过下面的实施例可以更详细的解释本发明,本发明并不局限于下面的实施例; 本发明所述的一种卷式生产TA3钛板的退火方法,具体包括如下步骤: 一、生产TA3板述: 首先使用〇级海绵钛和纯度99. 5%?100%的二氧化钛粉混合后压制电极,然后通过熔 炼设备进行熔炼获得铸锭,对合格的铸锭进行锻造,得到铸态组织破碎、晶粒较均匀的TA3 板坯,其中所述熔炼设备为真空自耗电弧炉,熔炼的次数为1?3次,锻造次数为1?3火 次;板坯厚度100?220mm,然后利用天然气或煤气加热TA3板坯,TA3板坯保温温度830? 900°C、保温时间1?8h,保温结束后通过多道次轧制,获得3?IOmm厚度的热轧卷,随后 采用大气连续退火的方式进行退火,退火温度680?780°C、时间2?15min,退火后进行 抛丸和酸洗,将表面氧化层去除,为后续冷轧做准备,其中TA3钛板包括低杂质TA3和常用 TA3,所述低杂质TA3为杂质元素含量分别是FeO. 12?0. 2%、00. 15?0. 2%、N彡0. 02%、 C < 0. 05%和H < 0. 01%,最大冷轧变形量可达到55%左右,所述常用TA3为杂质元素含量 分别是FeO. 18?(λ 3%、00· 18?(λ 3%、N彡0· 03%、C彡0· 05%和H彡0· 01%,最大冷轧变形 量一般< 50% ; 二、 生产TA3钛卷: 接上步,将上步获取的TA3板坯通过可逆轧机轧制成TA3钛卷,在张力作用下进行多道 次轧制,道次变形量< 10%、总变形量为10?55%,当冷轧总变形量超过55%时,需要进行多 轧程的冷轧,两次冷轧之间进行半成品真空退火,成品厚度〇. 5?6_ ; 三、 退火处理: 接上步,对冷轧成品TA3钛卷进行真空退火或大气气氛退火,所述真空退火可以整卷 进行,也可分切为板进行,退火后为光亮面,或将钛卷分切为钛板进行大气气氛退火,退火 后为氧化表面,其中真空退火,一般以整卷的方式在罩式炉中真空退火,半成品和成品退火 温度600?700°C,抽真空(< I(T2Pa)升温到400?550°C,充少量氩气加强热量循环,所 述氩气的充气量为1000?20000Pa,退火温度根据钛卷成分和冷轧变形量确定,退火温度 600?700°C
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