一种提高钛合金中厚板不平度的方法与流程

本发明涉及钛合金板材制备，具体而言，涉及一种提高钛合金中厚板不平度的方法。

背景技术：

1、钛合金具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空、航天、化工、船舶、电力、体育等领域，成为继钢、铝之后的第三金属；钛合金板材在热轧和热处理后，会存在不同程度的弯曲和翘曲，需要进行矫平处理保证板材不平度，由于强度高且弹性模量小而容易回弹，在室温下矫平困难，导致成品板材不平度较差不能满足标准和客户使用要求。

2、此外，钛合金中厚板通常要经过定尺分割、机加工制作成各种形状的零部件，部分客户为了降低成本，减少板材表面机加工量，提出定尺后的成品小板(厚度mm*(20-500)mm(宽度)*(20-1000)mm(长度))不平度≤1mm，对板材不平度提出了严格要求，目前的钛合金板材生产方法难以达到此要求；且目前常用的矫平方法有轧制和退火后在线热矫直、台车炉加重物进行热压矫、锻压机热压平，热矫直、热压矫和热压平后1000×2000mm的大板不平度一般只能达到5～8mm/m，定尺后小板不平度在2～4mm之间；为了满足客户对钛合金板材中厚板不平度的严格要求，亟需开发一种新的制备方法来提高钛合金中厚板不平度。

3、在专利cn111872118b中提及一种tc4钛合金板的短流程制备方法及应用，涉及对制备的板坯上下表面进行焊接包覆纯钛覆板，先进行一火轧制再进行表面处理，接着分别进行二火轧制及表面处理，三火轧制及表面处理，其中，在表面处理前先对一火、二火或三火轧制的板材进行大气退火，出炉后空冷，退火完成后采用热矫直机、蠕变矫形炉或压机进行矫正板形，也可采用台车炉或地坑炉进行成摞退火矫正板形，一定程度使板材不平度满足要求，但是对于钛板的不平度的提高效果并不明显，且仍不能满足客户对于小板不平度的要求，在专利cn108356088a中，涉及一种纯钛大规格板材的生产加工方法，首先，对在eb炉中熔炼的铸锭修磨并制成厚板坯，接着，在板坯上涂抹防氧化涂料并在晾干后，送入步进炉分段加热，接着，加热后的板材退火后，采用热矫直机进行板型矫正，最后酸洗后，定尺得成品纯钛大规格板材，一定程度上通过定尺能够将板材制成需要的规格，且先板型矫正再定尺，能够实现大规格的板材的不平度要求，但对于小规格板材不平度提高并无明显效果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种提高钛合金中厚板不平度的方法，以解决现有技术中存在的钛合金厚板制备流程繁琐、生产成本高，以及钛合金厚板不平度在定尺后，难以满足客户对小规格板材的不平度要求的问题；以此达到有效的提高轧制后的板材的不平度，缩短生产流程，降低生产成本，还能够保证90％以上小规格板材不平度≤1mm，进而达到有效的提高小规格成品板的不平度的作用，且工艺设备简单，能实现大批量稳定生产。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明涉及的一种提高钛合金中厚板不平度的方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤一、板材热轧，将制备的钛合金板坯作为坯料，将坯料先放置于加热炉中，进行加热并保温，在保温结束后，进行出炉轧制；

5、步骤二、热处理，对步骤一中轧制后的成品大规格板材加热到第一温度t0后，退火并出炉检测不平度；

6、步骤三、表面处理，除去退火后板材表面的氧化皮和缺陷；

7、步骤四、成品定尺，对表面处理后的大规格板材定尺成小规格板材；

8、步骤五、热矫平，对不平度＞1mm的小规格板材进行多层热压矫或单块热压平。

9、进一步，步骤一包括：

10、步骤s11：板材热轧，制备钛合金板坯作为坯料；

11、步骤s12：将坯料放置于加热炉中进行加热到第二温度t1，并保温t1小时；

12、步骤s13：在保温结束后的坯料外侧表面设置纯钛层；

13、步骤s14：出炉轧制包覆纯钛层的坯料，制得所需厚度的大规格钛合金板材。

14、进一步，步骤s11中，钛合金板坯采用真空自耗熔炼或电子束冷床炉熔炼；步骤s12中，第二温度t1为相变点以下10℃-30℃，步骤s13中，纯钛层采用焊接方式设置在坯料外侧表面。

15、进一步，步骤s14中，轧制时，坯料的宽度a是目标成品大规格钛合金板材长边尺寸b的n倍，且需经过至少一个火次轧制成所需厚度的大规格钛合金板材，其中，n为正数。

16、进一步，步骤s14中，轧制后板材的火次变形量为50％-90％，单道次变形量≤30％，轧制后板材的总长度≥3m。

17、进一步，步骤二包括：

18、步骤s21：热处理，对步骤一中轧制后的成品大规格板材加热到第一温度t0；

19、步骤s22：大气退火处理，退火温度记为t2；

20、步骤s23：退火出炉后，采用水平尺和塞尺检测板材的不平度；

21、步骤s24：判断板材不平度是否≤8mm/m，是，不需要矫正板形，否，执行步骤s25；

22、步骤s25：矫正板形，得到满足不平度要求的大规格钛合金板材。

23、进一步，矫正板形的方法包括热矫直、台车炉加重物进行压矫、锻压机热压平中的任意一种或多种方法。

24、进一步，步骤三中通过表面处理，彻底除去退火后板材表面的氧化皮和缺陷，得到表面合格的钛合金板材，其中，表面处理方法包括选择喷砂酸洗、碱酸洗、抛丸酸洗或表面打磨中的任意一种或多种方法。

25、进一步，步骤五包括：热矫平，对不平度＞1mm的小规格板材通过台车炉加重物进行多层热压矫，或对不平度＞1mm的小规格板材通过锻压机单块热压平，其中，热压矫或热压平的加热温度记为第三温度t3，t3≤t2。

26、进一步，对不平度＞1mm的小规格板材通过锻压机单块热压平时，在小规格钛合金成品板材上表面设置钢垫板。

27、相对于现有技术，本发明所述的一种提高钛合金中厚板不平度的方法，具有以下有益效果：

28、(1)通过对轧制火次变形量和成品长度、定尺方式的优化提高成品板材不平度，进而满足客户对高不平度钛合金板材中厚板的需求，使得90％以上小块板材不平度≤1mm的制备方法，能够有效的提高轧制后的板材的不平度，大的火次变形量和较长的成品长度可以避免轧制后出现翘头、大波浪等板形不良，提高成品板轧制后的不平度，大气退火后可以不需要矫正板形，进而缩短生产流程，降低生产成本，还能够保证90％以上小规格板材不平度≤1mm，进而达到有效的提高小规格成品板的不平度的作用，且工艺设备简单，能实现大批量稳定生产；

29、(2)板材轧制后，宽度方向的不平度优于长度方向的不平度，长度方向容易产生局部小弯，定尺时，小规格成品板材的长边以沿所轧制板材的宽度方向来定尺，提高了最终所制得的小规格成品板的不平度，有效的实现90％以上小规格板材的不平度≤1mm，进而大大满足客户的需求；

30、(3)且该制备方法具有生产流程简洁，工艺及设备简单，易于操作实现，能够实现大批量稳定生产。