一种TiAl合金板材包套叠轧方法

本发明属于tial合金板材制造领域，特别涉及一种tial合金板材包套叠轧方法。

背景技术：

1、tial合金是航空航天、汽车工业和防弹装甲等领域未来发展的重要工程材料。tial合金板材应用在飞行器蒙皮、整体壁板类构件和翼舵等结构上具有巨大的应用潜力。目前国内外有对热轧法制备的tial合金进行了大量研究和报道。但是传统轧制tial合金板材存在成本高、工序长、成品率低等缺点。采用包覆叠轧工艺进行热轧直接成品轧制能有效地提高生产效率和降低成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对tial合金板材轧制成本高、工序长、成品率低等现状，在解决tial合金板材高温变形能力差、易起皱、易开裂、板材成形性不足等问题的同时，一次工序轧制多片tial合金板材，而提供一种包套叠轧制备高质量tial合金板材的方法。

2、一种tial合金板材包套叠轧的制备方法，具体按照以下步骤完成：

3、步骤一，铸锭冶炼：本发明选用tial合金作为坯料，其含有β0(tial)相。将所有原料压制成电极后采用真空自耗电弧炉熔炼三次，获得所需tial合金铸锭，随后进行热等静压处理及机械加工。

4、步骤二，tial板材尺寸、层数设计：根据需求，可设计tial合金板坯长为1mm～2000mm，宽为1mm～2000mm，厚度为0.1mm～50mm，层数为2～50。

5、步骤三，轧制坯料制备：采用多步锻造技术进行锻造开坯，总变形量为30％～90％，最终获得所需规格的锻坯。随后在300℃～950℃后进行去应力退火。随后，将锻坯表面氧化皮及边部裂纹去除干净，坯料表面光洁度控制在ra6～ra8；同时，对锻坯进行倒圆角处理，获得所需规格的轧制坯料。

6、步骤四，轧制前包套：将步骤三中获得的2～50块坯料同时进行叠层，坯料之间涂覆氮化硼涂层，或者选择钼片或石墨片作为隔离材料；随后进行包套处理，包套材质为不锈钢、钛合金或纯钛，包套材料与锻坯之间涂覆氮化硼涂层，或选择钼片或石墨片作为隔离材料，坯料厚度与包套用料的厚度比为0.1～10。

7、步骤五，第一道次轧制：将步骤四中所述坯料置于加热炉中，随炉升温至950℃～1300℃，保温3min～4.0h。随后，将坯料置于轧机上进行轧制，轧制速率为0.01m/s～0.5m/s，道次变形量为5％～50％，总变形量为5％～90％。

8、步骤六，第二道次轧制：将步骤五中所述坯料即时置于加热炉中，在950℃～1300℃，保温1min～120min。随后，将坯料置于轧机上进行轧制，轧制速率为0.005m/s～0.5m/s，道次变形量为5％～50％，总变形量为5％～90％。

9、步骤七，重复步骤六，直至板材厚度满足需求。考虑实际生成成本与现场操作时间，包套轧制道次一般不超过6次。

10、步骤八，轧板退火处理：将步骤七中所述轧板即时置于热处理炉中，在500℃～950℃，保温0.5h～36h，随炉或空冷至室温。

11、步骤九，去除轧制后包套：采用机械加工方法去除步骤八中得到的带有包套的轧制板材的包套，获得目标tial合金轧板。

12、本发明的优点及有益效果为：

13、一、本发明提供了一种包套叠轧制备tial合金板材的方法，通过需求设计tial厚度与层数，科学设计坯料厚度与包套用料的厚度比，以及热轧制工艺参数，解决tial合金板材高温变形能力差、易变形、易开裂，板材成形率低的问题，同时一次工序轧制多片tial合金板材，有效提高生产效率和降低成本。

14、二、本发明提供的tial合金板材热轧制工艺简单、稳定，可以高效制备高质量tial合金板材，从而较好满足工业生产要求。

技术特征：

1.一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，步骤一中所述tial合金含有β0(tial)相，包括tnm合金、tnb合金与tial-v系合金。

3.根据权利要求1所述的一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，步骤二，tial合金板坯长为1mm～2000mm，宽为1mm～2000mm，厚度为0.1mm～50mm，层数为2～50。

4.根据权利要求1所述的一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，步骤三中所述铸锭锻造开坯采用多步锻造技术与退火工艺，锻坯表面光洁度控制在ra6～ra8；同时，对锻坯进行倒圆角处理。

5.根据权利要求1所述的一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，步骤四中，包套材质为不锈钢、钛合金或纯钛，包套材料与锻坯之间涂覆氮化硼涂层，或者选择钼片或石墨片作为隔离材料，坯料厚度与包套用料的厚度比为0.1～10。

6.根据权利要求1所述的一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，步骤五中，第一道次轧制，随炉升温至950℃～1300℃，保温3min～4.0h；随后，将坯料置于轧机上进行轧制，轧制速率为0.005m/s～0.5m/s，道次变形量为5％～50％，总变形量为5％～90％。

7.根据权利要求1所述的一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，步骤六中，第二道次轧制温度在950℃～1300℃，保温1min～120min；随后，将坯料即时置于轧机上进行轧制，轧制速率为0.005m/s～0.5m/s，道次变形量为5％～50％，总变形量为5％～90％。

8.根据权利要求1所述的一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，步骤七中轧制道次不超过6次。

9.根据权利要求1所述的一种tial合金板材包套叠轧制备方法，其特征在于，步骤八中轧板退火温度为500℃～950℃，保温0.5h～36h，随炉或空冷至室温。

技术总结
本发明提供一种TiAl合金板材包套叠轧方法，TiAl合金铸锭进行热等静压处理、机械加工后获得锻造用坯料；采用多步锻造技术进行锻造开坯，对锻坯进行退火处理、机械加工后获得所需规格的轧制坯料；根据需求合理设计坯料厚度、层数，坯料厚度与包套用料的厚度比及热轧制工艺参数包括道次变形量、轧制温度、轧制速率等，最终获得高质量TiAl合金板材。本发明提供的方法简单、稳定，可以较好满足工业生产要求；同时，有效提高了TiAl合金的生产效率，一次轧制工序，生产多片TiAl合金板材。另外，坯料与包套材料的匹配性，避免了板材变形、开裂等问题；且包套叠轧可以有效抑制吸氢、吸氧及快速散热，保证了板材成形性与力学性能处于较高水平。

技术研发人员：陈玉勇,叶园,张宇
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15