一种钛合金板材的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钛合金板材的制备方法，属于锡基合金制造领域。
【背景技术】
[0002]T1-6A1_4V是使用最广泛、最成熟的典型的(α+β)两相钛合金，各国相继研发的历史已近四十年、并有各自的合金牌号。其成份特征为:合金元素允许波动范围较宽(Α1:5.5% -6.75% )，杂质允许含量较高(Fe:0.3% max:0.2% max、H:0.015% max);从而带来较高的冶金缺陷可能性、较低的塑性和韧性及较短的使用寿命。为此，以美、英为首的少数发达国家又在近20年开发了相应的低间隙合金，如美国UNS R56401、ASTM F468、Grade23、AMS4930、T1-64ELI，英国IMI318ELI，法国TA6VELI等，广泛应用于低温、医疗、舰船及飞行器等重要领域。其成份特征为:合金元素允许波动范围较窄(A1:5.5%?6.5% )，杂质允许含量较低(Fe:0.25% max、0:0.13% max、Η:0.0125% );从而带来较小的冶金缺陷可能性、较高的塑性和韧性、较好的焊接性能及较长的使用寿命。比T1-6A1-4V合金的K1C提高近一倍、da/dN降低达一个数量级，现已应用在先进的战斗机和新一代民机上。例如，美国将T1-6A1-4V和T1-6A1-4V ELI合金应用于F-16战斗机的水平尾翼转轴、波音767的第一号驾驶舱风档玻璃窗骨架和UH60A “黑鹰”、SH60B “海鹰”、CH53E “超级种马”等直升机的主旋翼、尾旋翼转动部件。民机波音747的主起落架用的支撑梁大型模锻件(重1545kg、长6.2m、宽0.95m、投影面积4.06m2)，自1969年开始生产直到如今仍在供应中。如今，美国第四代战机F22、F/A-18E/F等的T1-6Al-4V(T1-6Al-4V ELI)钛合金应用已经进入采用更大型整体模锻件的成熟应用阶段，如F22战斗机零件中钛合金占飞机重量的41%，其中T1-6A1-4V ELI又占钛合金重量的87.5%。其中F-22后机身整体式隔框(重1590kg、长3.8m、宽1.7m、投影面积5.53m2)是目前世界上最大的钛合金闭式模锻件。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种操作方便、工艺可控性强的钛合金板材的制备方法。该工艺可使钛合金板材保持良好的强度、断裂韧性及塑性的匹配，板材性能批次稳定性提尚。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]—种钛合金板材的制备方法，其特征在于:所述合金的各组分质量百分含量包括:A1 4-5%、Ni 1-2%、Cu 0.7-0.8%、V 0.5-0.7%、Bi 0.1-0.2%、S1.1-0.2%、In0.07-0.09%、Ni 0.05-0.06%、Pd 0.03-0.04%、Pr 0.03-0.04%、Y0.01-0.02%，余量为钛及不可避免的非金属夹杂，
[0006]所述方法包括以下步骤:
[0007](1)先将钛合金组分元素按照比例准备原料，将原料放到熔炼炉中熔炼，然后浇入铸模形成合金铸锭，(2)对上述合金铸锭进行均匀化退火处理，然后随炉冷却，均匀化退火温度为1030°C，保温时间为16小时；(3)对上述进行退火后的合金铸锭进行加热的始锻温度为910°C、终锻温度为810°C，锻造后合金铸锭在970°C下，保温4小时；(4)热乳:将上述保温后的铸坯经过5道次热乳形成板材，热乳的温度范围为880°C; (5)冷乳:先除去热乳后板材表面的氧化膜，然后对板材进行第一道冷乳使板材的厚度减少8%，对冷乳后的板材进行中间退火处理，中间退火温度为650°C，中间退火时间为5小时，对退火后的板材再次进行冷乳使板材的厚度减少8 %，重复执行冷乳和中间退火步骤，直到使板材达到要求的尺寸要求；(6)对板材进行淬火处理，淬火温度为900°C的温度进行水淬处理；(7)将淬火后的板材加热至450°C，保温3小时，得到所述钛合金板材。
[0008]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:A1 4.5%。
[0009]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:Ni 1.5%。
[0010]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:Cu 0.75%。
[0011]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:V 0.6%。
[0012]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:Bi 0.15%。
[0013]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:Si 0.15%。
[0014]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:1η 0.08%。
[0015]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:Ni 0.055%。
[0016]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:Pd 0.035%。
[0017]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:Pr 0.035%。
[0018]所述的钛合金板材的制备方法，化学成分重量百分比为:Ce 0.015%。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0020]本发明与现有技术相比具有什么优点:本发明加工窗口较宽，组织均匀性容易控制，能充分发挥低间隙钛合金的性能优势，加工的材料强度、韧性及塑性匹配良好，板材性能的批次稳定性得到提高。强度达到指标要求，强度达到1200MPa以上。
【具体实施方式】
[0021]实施例1:
[0022]提供一种钛合金板材的制备方法，其特征在于:所述合金的各组分质量百分含量包括:A1 4%、Ni l%、Cu 0.7%、V 0.5%、Bi 0.l%、Si 0.1%、In 0.07%、Ni 0.05%、Pd0.03%, Pr 0.03%, Y 0.01 %，余量为钛及不可避免的非金属夹杂，
[0023]所述方法包括以下步骤:
[0024](1)先将钛合金组分元素按照比例准备原料，将原料放到熔炼炉中熔炼，然后浇入铸模形成合金铸锭，(2)对上述合金铸锭进行均匀化退火处理，然后随炉冷却，均匀化退火温度为1030°C，保温时间为16小时；(3)对上述进行退火后的合金铸锭进行加热的始锻温度为910°C、终锻温度为810°C，锻造后合金铸锭在970°C下，保温4小时；(4)热乳:将上述保温后的铸坯经过5道次热乳形成板材，热乳的温度范围为880°C; (5)冷乳:先除去热乳后板材表面的氧化膜，然后对板材进行第一道冷乳使板材的厚度减少8%，对冷乳后的板材进行中间退火处理，中间退火温度为650°C，中间退火时间为5小时，对退火后的板材再次进行冷乳使板材的厚度减少8 %，重复执行冷乳和中间退火步骤，直到使板材达到要求的尺寸要求；(6)对板材进行淬火处理，淬火温度为900°C的温度进行水淬处理；(7)将淬火后的板材加热至450°C，保温3小时，得到所述钛合金板材。
[0025]实施例2:
[0026]提供一种钛合金板材的制备方法，其特征在于:所述合金的各组分质量百分含量包括:A1 5%、Ni 2%,Cu 0.8%,V 0.7%、Bi 0.2%、Si 0.2%、In0.09%、Ni 0.06%、Pd0.04%, Pr 0.04%, Y 0.02%，余量为钛及不可避免的非金属夹杂，
[0027]所述方法包括以下步骤:
[0028](1)先将钛合金组分元素按照比例准备原料，将原料放到熔炼炉中熔炼，然后浇入铸模形成合金铸锭，(2)对上述合金铸锭进行均匀化退火处理，然后随炉冷却，均匀化退火温度为1030°C，保温时间为16小时；(3)对上述进行退火后的合金铸锭进行加热的始锻温度为910°C、终锻温度为810°C，锻造后合金铸锭在970°C下，保温4小时；(4)热乳:将上述保温后的铸坯经过5道次热乳形成板材，热乳的温度范围为880°C; (5)冷乳:先除去热乳后板材表面的氧化膜，然后对板材进行第一道冷乳使板材的厚度减少8%，对冷乳后的板材进行中间退火处理，中间退火温度为650°C，中间退火时间为5小时，对退火后的板材再次进行冷乳使板材的厚度减少8 %，重复执行冷乳和中间退火步骤，直到使板材达到要求的尺寸要求；(6)对板材进行淬火处理，淬火温度为900°C的温度进行水淬处理；(7)将淬火后的板材加热至450°C，保温3小时，得到所述钛合金板材。
[0029]实施例3:
[0030]提供一种钛合金板材的制备方法，其特征在于:所述合金的各组