专利名称：一种大规格钛板材的热校形方法
技术领域：
本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及一种大规格钛板材的热校形方法。
背景技术：
钛具有质轻、高强、耐蚀等优点，被广泛用于航空、航天、航海、冶金、化工、石化、医疗、体育器械等领域，长期以来一直是材料领域的研究热点。随着我国国民经济的不断发展，钛板材的用量不断增加，特别是大规格钛板材(本领域大规格钛板材是指宽度不小 于I. 2m,长度不小于4m的钛板材,本发明中大规格钛板材指厚度为4mm 50mm,宽度为2000mm 2600mm，长度为4000mm 8000mm的钛板材)的需求也日益增加，给钛板材加工技术的发展带来新的机遇，同时用户对板材的外形、尺寸公差、表面质量、性能等也提出了严格的要求，尤其是对钛板的板形要求更高。而大规格钛板材在生产过程中需要经过热轧、冷车U热处理、酸碱洗及修磨等多道工序，板材均会存在不同程度的翘曲，因此需要校平。但是由于钛在室温下具有较大的回弹性及较高的强度，板材校平比较困难，宽幅板材的校平尤为困难，导致成品板材的板形质量差，不能满足用户的使用要求。目前大规格钛板校平的方法有简单退火+机械方法矫直、真空蠕变校形、简单退火+重物加压+大气消应力退火。简单退火+机械方法矫直的方法是通过选择合适的退火温度对板材进行退火后，再在矫直机上对板材进行矫直，以减小板材不平度。此方法生产的板材的不平度得到了一定程度的改善，但由于进行了机械矫直的工序，造成板材内应力进一步加大，校平后的板材不能进行复杂的成形加工或化统。真空蠕变校形是将钛板材成垛地放置于平面度极高的可加热的耐高温陶瓷平台上，用薄盖板覆盖，其上再用粉末状保温材料覆盖保温，最上面用耐高温的塑料薄膜将其包覆，使材料的周围形成封闭的空间；用高效真空泵对堆垛钛板材空间抽真空，内外部的压力差作用于钛板材，从而达到校平的目的。该方法生产的板材不平度较高，适用于高端产品的需求，但其生产周期较长，成本也较高。简单退火+重物加压+大气消应力退火，据了解，此方法的原理基本与真空蠕变相同，其生产的板材不平度也能满足客户的需求，但其不同于真空蠕变校形的是校形平板及对钛板加压的均为平面度较高、厚度较厚且价格昂贵的耐热铸钢板，铸钢板在反复使用过程中会产生变形使平面度不好，由于铸钢板较厚重，其再校形困难，因此此种方法生产的板材成本也较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种大规格钛板材的热校形方法。该方法在大气退火条件下进行大规格钛板材的热校形，对退火设备及真空度的要求低，生产周期短，操作简单，生产效率高，采用价格低廉的碳钢材质的校形底板、校形压板和隔离垫板，既能满足校形过程所需的校形强度要求，还具备在反复使用过程中出现自身变形后再校形过程简单、容易加工的特点，能够在延长使用寿命的同时大大降低生产成本；采用阶梯式升温制度及冷却方式，有利于大规格钛板材的表面及内部的应力完全释放，在保证板材的力学性能和工艺性能的同时，使得校平后板材的板形在后续加工中得到良好的保持。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、在位于退火炉中的料盘上水平放置一块不平度< 3mm/m的校形底板，然后将多张厚度为4mm 50mm,宽度为2000mm 2600mm,长度为4000mm 8000mm,且不平度为10mm/m 35mm/m的大规格钛板材整齐叠放于所述校形底板上,叠放于所述校形底板上的大规格钛板材的总厚度为IOOmm 250mm ； 步骤二、在步骤一中叠放于所述校形底板上的大规格钛板材的顶层上铺设一层或多层校形压板；所述校形压板的总重量为10吨 26吨，所述校形压板的均不平度< 3mm/m，所述校形压板的尺寸均完全覆盖所述大规格钛板材；步骤三、将步骤二中铺设有校形压板的大规格钛板材升温至500°C 550°C，保温3h 5h后继续升温至650°C 700°C，保温5h 7h后随炉冷却至250°C 300°C，然后空冷至40°C 80°C后出炉，得到厚度为4mm 50mm,宽度为2000mm 2600mm,长度为4000mm 8000mm,且不平度< 3mm/m的大规格钛板材。上述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤一中所述退火炉为地坑式退火炉或台车式退火炉。上述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤一中所述大规格钛板材的材质为纯钛或钛合金。上述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤一中所述大规格钛板材的叠放过程中铺设有隔离垫板，具体过程为先将大规格钛板材叠放至厚度为50mm 100mm，再在已叠放大规格钛板材的顶层上铺设一层隔离垫板，然后在隔离垫板的顶部继续叠放大规格钛板材，控制相邻隔离垫板之间大规格钛板材的叠放厚度为50mm 100mm。上述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，所述隔离垫板的材质为碳钢，隔离垫板的厚度为40mm 60mm,隔离垫板的不平度< 3mm/m。上述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤一中所述校形底板与步骤二中所述校形压板的材质均为碳钢，其中所述校形底板的厚度为40mm 60mm，所述校形压板的厚度为60mm 100mm。上述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤三中所述升温的速率为 I。。/min 5°C /min。本发明与现有技术相比具有以下优点I、本发明在大气退火条件下进行大规格钛板材的热校形处理，对退火设备及真空度的要求低，生产周期短，操作简单，生产效率高，且装炉量大，装炉量可达20吨左右。2、本发明在大规格钛板材的热校形过程中采用阶梯式升降温制度，有利于大规格钛板材的表面及内部的应力完全释放，在保证板材的力学性能和工艺性能的同时，使得校平后板材的板形在后续加工中得到良好的保持。
3、本发明采用隔离垫板进行分层装炉的方式，使得在装炉量相同的情况下，翘曲板材在校平处理时所产生的反弹力减小，更有利于板形的改善。4、本发明采用价格低廉的碳钢材质的校形底板、校形压板和隔离垫板，既能满足校形过程所需的校形强度要求，还具备在反复使用过程中出现自身变形后再校形过程简单、容易加工的特点，能够延长使用寿命的同时大大降低生产成本。
具体实施例方式实施例I本实施例的大规格钛板材的热校形方法包括以下步骤步骤一、在位于地坑式退火炉中的料盘上水平放置一块材质为碳钢，厚度为40mm且不平度彡3mm/m的校形底板,然后将25张厚度为IOmm,宽度为2100mm,长度为6000mm,且不平度为10mm/m 26mm/m的大规格TA2纯钛板材整齐叠放于校形底板上,所述叠放过程中大规格TA2纯钛板材之间铺设有隔离垫板，具体过程为先将10张大规格TA2纯钛板材叠放至厚度为100mm，再在已叠放TA2纯钛板材的顶层铺设一层隔离垫板，然后依次叠放10张大规格TA2纯钛板材、一层隔离垫板以及5张大规格TA2纯钛板材，隔离垫板之间大规格TA2纯钛板材的叠放厚度为IOOmm,所述隔离垫板的材质为碳钢，隔离垫板的厚度为50mm,隔离垫板的不平度彡3mm/m ；步骤二、在步骤一中叠放于校形底板上的大规格TA2纯钛板材顶部铺设两层材质均为碳钢，厚度分别为60mm和80mm且不平度均< 3mm/m的校形压板；所述校形压板的总重量为22吨，校形压板的尺寸均完全覆盖大规格TA2纯钛板材；步骤三、将步骤二中铺设有校形压板的大规格TA2纯钛板材以3°C /min的速率升温至550°C，保温4h后继续以3°C /min的速率升温至680°C，保温6h后随炉冷却至280°C，然后空冷至80°C后出炉，得到厚度为10mm，宽度为2100mm，长度为6000mm的大规格TA2纯钛板材。随机抽取7张本实施例热校形后的大规格TA2纯钛板材进行不平度检测，与校形前不平度的对比结果见表I。表I本发明实施例I的大规格TA 2纯钛板材校形前与校形后的不平度检测结果
\\板材
性1234567
校形前
/ , X16261820211510
(mm/m)
校形后
/ ； XI 21.8I 5I 5I 51.21.0
K ram/m )从表I可以看出，经本实施例校形后的大规格TA2纯钛板材的不平度得到明显改善，板材不平度由原始的10mm/m 26mm/m改善为l.Omm/m I. 表面无压坑划痕等缺陷。实施例2
本实施例的大规格钛板材的热校形方法包括以下步骤步骤一、在位于台车式退火炉中的料盘上水平放置一块材质为碳钢，厚度为50mm且不平度彡3mm/m的校形底板，然后将50张厚度为5mm，宽度为2500mm，长度为7000mm，且不平度为20mm/m 35mm/m的大规格TC4钛合金板材整齐叠放于校形底板上,所述叠放过程中大规格TC4钛合金板材之间铺设有隔离垫板，具体过程为先将10张大规格TC4钛合金板材叠放至厚度为50mm，再在已叠放TC4钛合金板材的顶层铺设一层隔离垫板，然后继续叠放大规格TC4钛合金板材和隔离垫板，相邻隔离垫板之间大规格TC4钛合金板材的叠放厚度为50mm，所述隔离垫板的材质为碳钢，隔离垫板的厚度为40mm，隔离垫板的不平度^ 3mm/m ；步骤二、在步骤一中叠放于校形底板上的大规格TC4钛合金板材顶部铺设两层材质均为碳钢，厚度分别为60mm和IOOmm且不平度均< 3mm/m的校形压板；所述校形压板的总重量为26吨，校形压板的尺寸均完全覆盖大规格TC4钛合金板材；步骤三、将步骤二中铺设有校形压板的大规格TC4钛合金板材以5°C /min的速率升温至550°C，保温3h后继续以5°C /min的速率升温至700°C，保温7h后随炉冷却至300°C，然后空冷至70°C出炉，得到厚度为5mm，宽度为2500mm，长度为7000mm且不平度(3mm/m的大规格TC4钛合金板材。随机抽取7张本实施例热校形后的大规格TC4钛合金板材进行不平度检测，与校形前不平度的对比结果见表2。表2本发明实施例2的大规格TC4钛合金板材校形前与校形后的不平度检测结果
权利要求
1.一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤一、在位于退火炉中的料盘上水平放置一块不平度< 3mm/m的校形底板，然后将多张厚度为4mm 50mm,宽度为2000mm 2600mm,长度为4000mm 8000mm,且不平度为10mm/m 35mm/m的大规格钛板材整齐叠放于所述校形底板上,叠放于所述校形底板上的大规格钛板材的总厚度为IOOmm 250mm ； 步骤二、在步骤一中叠放于所述校形底板上的大规格钛板材的顶层上铺设一层或多层校形压板；所述校形压板的总重量为10吨 26吨，校形压板的不平度均< 3mm/m，校形压板的尺寸均完全覆盖所述大规格钛板材； 步骤三、将步骤二中铺设有校形压板的大规格钛板材升温至500°C 550°C，保温3h 5h后继续升温至650°C 700°C，保温5h 7h后随炉冷却至250°C 300°C，然后空冷至40°C 80°C后出炉，得到厚度为4mm 50mm,宽度为2000mm 2600mm,长度为4000mm 8000mm,且不平度< 3mm/m的大规格钛板材。
2.根据权利要求I所述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤一中所述退火炉为地坑式退火炉或台车式退火炉。
3.根据权利要求I所述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤一中所述大规格钛板材的材质为纯钛或钛合金。
4.根据权利要求I所述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤一中所述大规格钛板材的叠放过程中铺设有隔离垫板，具体过程为先将大规格钛板材叠放至厚度为50mm 100mm，再在已叠放大规格钛板材的顶层上铺设一层隔离垫板，然后在隔离垫板的顶部继续叠放大规格钛板材，控制相邻隔离垫板之间大规格钛板材的叠放厚度为50mm 10Omnin
5.根据权利要求4所述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，所述隔离垫板的材质为碳钢，隔离垫板的厚度为40mm 60mm,隔离垫板的不平度彡3mm/m。
6.根据权利要求I所述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤一中所述校形底板与步骤二中所述校形压板的材质均为碳钢，其中所述校形底板的厚度为40mm 60mm,所述校形压板的厚度为BOmm 100mm。
7.根据权利要求I所述的一种大规格钛板材的热校形方法，其特征在于，步骤三中所述升温的速率为l°c /min 5°C /min。
全文摘要
本发明提供了一种大规格钛板材的热校形方法，包括以下步骤一、在退火炉中放置校形底板，将大规格钛板材叠放于校形底板上；二、在钛板材顶部铺设校形压板；三、采用梯度升温保温工艺进行热校形处理，得到不平度≤3mm/m的大规格钛板材。本发明采用价格低廉的碳钢材质的校形底板、校形压板和隔离垫板，既能满足校形过程所需的校形强度要求，还具备在反复使用过程中出现自身变形后再校形过程简单、容易加工的特点，能够在延长使用寿命的同时大大降低生产成本；采用阶梯式升温制度及冷却方式，有利于大规格钛板材的表面及内部的应力完全释放，在保证板材的力学性能和工艺性能的同时，使得校平后板材的板形在后续加工中得到良好的保持。
文档编号B21D1/00GK102861788SQ20121039683
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者王瑞琴, 张清, 倪再鹏, 邓家彬, 付文杰, 谢文龙, 吴晓东, 吕利强 申请人:西部钛业有限责任公司