一種超塑成形用tc4鈦合金板材的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，包括以下步驟：一、將TC4鈦合金板坯加熱后進行第一軋制，得到第一半成品板坯；二、將第一半成品板坯加熱后進行第二軋制，得到第二半成品板坯；三、進行β淬火處理；四、加熱后進行第三軋制，得到第三半成品板坯；五、進行中間退火處理；六、送入冷軋機中進行第四軋制，得到第四半成品板坯；七、進行成品退火處理，得到厚度為1.2mm～4mm的超塑成形用TC4鈦合金板材。本發(fā)明通過量化控制生產(chǎn)過程的加熱溫度、軋制變形量、退火和淬火處理，最終制備出橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，機械性能優(yōu)異的超塑成形用TC4鈦合金板材。
【專利說明】—種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈦合金材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金 具有質(zhì)輕、比強度高、耐蝕等特點，廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、化工、電力、冶金、環(huán)保等行業(yè)。TC4 (T1-6A1-4V)鈦合金的主要特點是優(yōu)異的綜合性能和良好的工藝特性，但其切削加工性能差，特別是制成形狀成復(fù)雜的零件，成品率很低。而超塑性加工則對提高其成品率十分有效。近年來，采用超塑性成形工藝(SPF)制備出綜合性能良好的鈦合金，也就成為熱門研究方向之一。TC4鈦合金以其優(yōu)異的超塑性能而被認為是應(yīng)用前景最好的結(jié)構(gòu)鈦合金。
[0003]而目前常規(guī)方法生產(chǎn)的TC4鈦合金板材，常出現(xiàn)由于組織不均勻而引起的如“條狀組織”、“帶狀組織”、“肋條組織”等所謂的異常組織，這種組織不均勻性導(dǎo)致板材宏觀機械性質(zhì)不均勻，尤其使彎曲性能變壞。不能滿足超塑性成形的要求。因此，亟需研發(fā)一種適用于超塑成形加工的TC4鈦合金板材的加工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法。該方法通過對軋制火次、每火次總變形量、β淬火工藝以及軋制方向進行綜合控制，最終得到橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，機械性能優(yōu)異，完全滿足超塑成形加工技術(shù)要求的TC4鈦合金板材。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0006]步驟一、將厚度為110_~160_的1^4鈦合金板坯在溫度為9201:~9601:的加熱爐中保溫IlOmin~190min，然后送入熱軋機中進行第一軋制，得到第一半成品板坯；所述第一軋制為單向軋制，所述第一軋制的總變形量為60%~70% ；
[0007]步驟二、將步驟一中所述第一半成品板還剪切后置于溫度為900°C~940°C的加熱爐中保溫30min~80min，然后送入熱軋機中進行第二軋制，得到第二半成品板坯；所述第二軋制的軋制方向與第一軋制的軋制方向垂直，所述第二軋制的總變形量為60%~70% ；
[0008]步驟三、將步驟二中所述第二半成品板坯剪切后進行β淬火處理；所述β淬火處理的具體過程為:將剪切后的第二半成品板坯在溫度為β相變點以上20°C~50°C的條件下保溫IOmin~25min后水冷至60°C以下；
[0009]步驟四、將步驟三中經(jīng)β淬火處理后的第二半成品板坯在溫度為880°C~920°C的加熱爐中保溫IOmin~35min，然后送入熱軋機中進行第三軋制，得到第三半成品板坯；所述第三軋制的軋制方向與第二軋制的軋制方向垂直，所述第三軋制的總變形量為60%~70% ；[0010] 步驟五、將步驟四中所述第三半成品板坯進行中間退火處理；
[0011]步驟六、將步驟五中經(jīng)中間退火處理后的第三半成品板坯送入冷軋機中進行第四軋制，得到厚度為1.2mm~4mm的第四半成品板還；所述第四軋制的軋制方向與第三軋制的軋制方向平行；
[0012]步驟七、將步驟六中所述第四半成品板坯進行成品退火處理，得到厚度為1.2mm~4mm,平均晶粒尺寸不大于8 μ m,且在20°C室溫條件下的抗拉強度不小于930MPa,屈服強度不小于880MPa，延伸率不小于15%的超塑成形用TC4鈦合金板材。
[0013]上述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟一中所述第一軋制的道次數(shù)為6~8道次，所述第一軋制的道次變形量為10%~30%，所述第一軋制的軋制速率為lm/s~2m/s。
[0014]上述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟二中所述第二軋制的道次數(shù)為6~8道次，所述第二軋制的道次變形量為10%~30%，所述第二軋制的軋制速率為lm/s~2m/s。
[0015]上述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟四中所述第三軋制的道次數(shù)為4~6道次，所述第三軋制的道次變形量為15%~30%，所述第三軋制的軋制速率為lm/s~3m/s。
[0016]上述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟五中所述中間退火處理的溫度為750°C~850°C，所述中間退火處理的時間為30min~60min。
[0017]上述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟六中所述第四軋制分2~3個軋程完成，各軋程的變形量均為15%~27%。
[0018]上述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟七中所述成品退火處理的溫度為750°C~850°C，所述成品退火處理的時間為30min~60min。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0020]1、本發(fā)明將第二軋制與第一軋制的軋制方向保持垂直，并通過控制第一軋制和第二軋制的每火次總變形量均為60%~70%，且控制第一軋制和第二軋制的道次變形量，以減小板材的各向異性，使板材在橫、縱向的晶粒破碎程度一致。
[0021]2、本發(fā)明采用β淬火處理工藝，將半成品板材加熱到略高于β轉(zhuǎn)變溫度，然后通過浸水迅速冷卻至低于轉(zhuǎn)變溫度，有效消除了軋制過程形成的條絨溝及各向異性。
[0022]3、本發(fā)明在β淬火后進行第三軋制，并采用道次變形量不低于15%的大變形軋制工藝，使淬火組織完全破碎。后續(xù)又經(jīng)過2~3個軋程的冷軋變形，使晶粒得到進一步破碎，最終獲得橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，晶粒尺寸細小，機械性能優(yōu)異的TC4鈦合金板材。
[0023]4、采用本發(fā)明方法制備的TC4鈦合金板材的室溫機械性能和組織均優(yōu)異，其在室溫(20°C)條件下的拉伸強度≥930MPa，屈服強度≥880MPa，延伸率≥15% ;在高溫(400°C)條件下的拉伸強度達到650~680MPa。其橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，平均晶粒尺寸< 8 μ m ;超聲探傷符合GJB3384-98 “金屬薄板蘭姆波檢驗方法”標準要求。
[0024]5、本發(fā)明技術(shù)方案完整，通過量化控制生產(chǎn)過程的加熱溫度、每火次總變形量、道次變形量、β淬火、中間退火和成品退火處理，使TC4鈦合金板材的質(zhì)量得到了保障，所生產(chǎn)的TC4鈦合金板材完全滿足超塑成形加工的技術(shù)要求。[0025]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0026]實施例1
[0027]本實施例超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法包括以下步驟:
[0028]步驟一、將尺寸為160mm (厚)X800mm (寬)X 1200mm (長)的TC4鈦合金板坯置于加熱爐中加熱，使TC4鈦合金板坯升溫至960°C后保溫190min，然后將加熱的TC4鈦合金板坯送入熱軋機中進行6道次的第一軋制，保持第一軋制為單向軋制，保持軋制速率為Im/s，各道次變形量分別為11.88%，16.31%，15.31%，13.25%，11.11%，總變形量為60%，得到尺寸為64mm (厚)X800mm (寬)X3000mm (長)的第一半成品板還；
[0029]步驟二、將步驟一中所述第一半成品板還剪切至尺寸為64mm (厚)X800mm(寬)X1150_ (長)，再將剪切后的第一半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第一半成品板坯升溫至940°C后保溫80min，然后將加熱的第一半成品板坯送入熱軋機中進行6道次的第二軋制，保持第二軋制的軋制方向與第一軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為lm/s，各道次變形量分別為 15.63%, 16.67%, 17.78%, 13.51%, 12.5%, 10.7%,總變形量為 60.9%,得到尺寸為25mm (厚)X 1150mm (寬)X2048mm (長)的第二半成品板還；
[0030]步驟三、將步驟二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸為25mm (厚)X1150mm(寬)X900mm (長)，然后將剪切后的第二半成品板坯加熱到β轉(zhuǎn)變溫度以上50°C，保溫25min,然后通過浸水冷卻，使第二半成品板還以135°C /s的平均冷卻速度快速冷卻至60°C以下；
[0031]步驟四、將步驟三中經(jīng)β淬火處理后的第二半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第二半成品板坯升溫至920°C后保溫35min，然后將加熱的第二半成品板坯送入熱軋機中進行4道次的第三軋制，保持第三軋制的軋制方向與第二軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為lm/s，各道次變形量分別為24%，23.68%, 20.69%，17.39%，總變形量為62%，得到尺寸為9.5謹(厚)Χ900_ (寬)X3O26.3謹(長)的第三半成品板坯；
[0032]步驟五、將步驟四中所述第三半成品板坯進行中間退火處理，具體過程為:將第三半成品板坯置于退火爐中，在溫度為800°C的條件下保溫60min后自然冷卻；
[0033]步驟六、將步驟五中經(jīng)中間退火處理后的第三半成品板坯送入冷軋機中進行3個軋程的第四軋制，保持第四軋制的軋制方向與第三軋制的軋制方向平行，各個軋程的變形量均為25%，得到尺寸為4mm (厚)X900mm (寬)X7187.5mm (長)的第四半成品板坯；
[0034]步驟七、將步驟六中所述第四半成品板坯進行成品退火處理，具體過程為:將第四半成品板坯置于退火爐中，在溫度為800°C的條件下保溫60min后自然冷卻，最終得到尺寸為4mm (厚)X900_ (寬)X 7187.5mm (長)的超塑成形用TC4鈦合金板材。
[0035]采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材完全滿足超塑成形加工的技術(shù)要求。采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材在室溫(20°C )條件下的拉伸強度970MPa，屈服強度940MPa，延伸率16% ;在高溫(400°C )條件下的拉伸強度達到670MPa ;其橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，平均晶粒尺寸為7 μ m ;超聲探傷符合GJB3384-98“金屬薄板蘭姆波檢驗方法”的標準要求。
[0036]實施例2[0037]本實施例超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法包括以下步驟:
[0038]步驟一、將尺寸為135mm (厚)X 1000mm (寬)X 1200mm (長)的TC4鈦合金板坯置于加熱爐中加熱，使TC4鈦合金板坯升溫至950°C后保溫150min，然后將加熱的TC4鈦合金板坯送入熱軋機中進行6道次的第一軋制，保持第一軋制為單向軋制，保持軋制速率為1.5m/s，各道次變形量分別為 10%, 15.64%, 16.59%, 17.54%, 17.02%, 14.53%,總變形量為 62.96%,得到尺寸為50mm (厚)X 1000mm (寬)X 3240mm (長)的第一半成品板還；
[0039]步驟二、將步驟一中所述第一半成品板還剪切至尺寸為50mm (厚)X 1000mm(寬)X1500_ (長),再將剪切后的第一半成品板還置于加熱爐中加熱,使第一半成品板還升溫至920°C后保溫60min，然后將加熱的第一半成品板坯送入熱軋機中進行6道次的第二軋制，保持第二軋制的軋制方向與第一軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為lm/s，各道次變形量分別為10%, 17.78%，21.62%，20.69%，13.04%, 12.5%，總變形量為65%，得到尺寸為17.5mm (厚)X 1500mm (寬)X2857mm (長)的第二半成品板還；
[0040]步驟三、將步驟二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸為17.5mm (厚)X 1500mm(寬)X1150mm (長)，然后將剪切后的第二半成品板坯加熱到β轉(zhuǎn)變溫度以上40°C，保溫18min,然后通過浸水冷卻,使第二半成品板還以135°C /s的平均冷卻速度快速冷卻至60°C以下；
[0041]步驟四、將步驟三中經(jīng)β淬火處理后的第二半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第二半成品板坯升溫至900°C后保溫22.5min，然后將加熱的第二半成品板坯送入熱軋機中進行5道次的第三軋制，保持第三軋制的軋制方向與第二軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為3m/s,各道次變形量分別為20%, 20%, 19.64%，20.28%，15%，總變形量為65.1%，得到尺寸為6.1mm (厚)X 1150mm (寬)X4303.3mm (長)的第三半成品板還；
[0042]步驟五、將步驟四中所述第三半成品板坯進行中間退火處理，具體過程為:將第三半成品板坯置于退火爐中，在溫度為820°C的條件下保溫45min后自然冷卻；
[0043]步驟六、將步驟五中經(jīng)中間退火處理后的第三半成品板坯送入冷軋機中進行3個軋程的第四軋制，保持第四軋制的軋制方向與第三軋制的軋制方向平行，各個軋程的變形量均為21%，得到尺寸為3mm (厚)X 1150mm (寬)X8750mm (長)的第四半成品板坯；
[0044]步驟七、將步驟六中所述第四半成品板坯進行成品退火處理，具體過程為:將第四半成品板坯置于退火爐中，在溫度為830°C的條件下保溫50min后自然冷卻，最終得到尺寸為3_ (厚)X 1150mm (寬)X8750mm (長)的超塑成形用TC4鈦合金板材。
[0045]采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材完全滿足超塑成形加工的技術(shù)要求。采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材在室溫(20°C )條件下的拉伸強度960MPa，屈服強度945MPa，延伸率15% ;在高溫(400°C )條件下的拉伸強度達到660MPa ;其橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，平均晶粒尺寸為7.1 μ m ;超聲探傷符合GJB3384-98“金屬薄板蘭姆波檢驗方法”標準要求。
[0046]實施例3
[0047]本實施例超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法包括以下步驟:
[0048]步驟一、將尺寸為150_ (j?)X800mm (寬)X1000_ (長)的TC4鈦合金板坯置于加熱爐中加熱，使TC4鈦合金板坯升溫至940°C后保溫175min，然后將加熱的TC4鈦合金板坯送入熱軋機中進行7道次的第一軋制，保持第一軋制為單向軋制，保持軋制速率為1.5m/S，各道次變形量分別為 10.7%, 15.2%, 16.04%, 16.85%, 14.86%, 12.69%, 10.94%,總變形量為65%，得到尺寸為52.5mm (厚)X 800mm (寬)X 2857.1mm (長)的第一半成品板坯；
[0049]步驟二、將步驟一中所述第一半成品板坯剪切至尺寸為52.5mm (厚)X800mm(寬)X 1000mm(長)，再將剪切后的第一半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第一半成品板坯升溫至920°C后保溫65min，然后將加熱的第一半成品板坯送入熱軋機中進行6道次的第二軋制，保持第二軋制的軋制方向與第一軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為2m/s，各道次變形量分別為 15%, 15.7%, 15.96%, 15.82%, 11.28%, 11.02%,總變形量為 60%，得到尺寸為 21mm(厚)XlOOOmm (寬)X 2000mm (長)的第二半成品板坯；
[0050]步驟三、將步驟二中所述第二半成品板還剪切至尺寸為21mm (厚)X 1000mm(寬)X800mm (長)，然后將剪切后的第二半成品板坯加熱到β轉(zhuǎn)變溫度以上45°C，保溫21min,然后通過浸水冷卻,使第二半成品板還以135°C /s的平均冷卻速度快速冷卻至60°C以下；
[0051]步驟四、將步驟三中經(jīng)β淬火處理后的第二半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第二半成品板坯升溫至900°C后保溫21min，然后將加熱的第二半成品板坯送入熱軋機中進行5道次的第三軋制，保持第三軋制的軋制方向與第二軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為2.5m/s，各道次變形量分別為30%，25.17%, 18.18%，16.67%，16%，總變形量為70%，得到尺寸為6.3mm (厚)X 800mm (寬)X 3333.3mm (長)的第三半成品板坯；
[0052]步驟五、將步驟四中所述第三半成品板坯進行中間退火處理，具體過程為:將第三半成品板坯置于退火爐中，在溫度為850°C的條件下保溫50min后自然冷卻；
[0053]步驟六、將步驟五中經(jīng)中間退火處理后的第三半成品板坯送入冷軋機中進行3個軋程的第四軋制，保持第四軋制的軋制方向與第三軋制的軋制方向平行，各個軋程的變形量均為25.5%，得到尺寸為2.6mm (厚)X800mm (寬)X8076.9mm (長)的第四半成品板坯；
[0054]步驟七、將步驟六中所述第四半成品板坯進行成品退火處理，具體過程為:將第四半成品板坯置于退火爐中，在溫度為850°C的條件下保溫45min后自然冷卻，最終得到尺寸為2.6mm (厚)X 800mm (寬)X 8076.8mm (長)的超塑成形用TC4鈦合金板材。
[0055]采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材在室溫(20 °C)條件下的拉伸強度980MPa，屈服強度950MPa，延伸率16% ;在高溫(400°C )條件下的拉伸強度達到665MPa ;其橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，平均晶粒尺寸為6.5 μ m ;超聲探傷符合GJB3384-98“金屬薄板蘭姆波檢驗方法”標準要求。
[0056]采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材完全滿足超塑成形加工的技術(shù)要求。
[0057]實施例4
[0058]本實施例超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法包括以下步驟:
[0059]步驟一、將尺寸為140mm (厚)X 1200mm (寬)X 1200mm (長)的TC4鈦合金板坯置于加熱爐中加熱，使TC4鈦合金板坯升溫至920°C后保溫155min，然后將加熱的TC4鈦合金板坯送入熱軋機中進行6道次的第一軋制，保持第一軋制為單向軋制，保持軋制速率為
1.5m/s,各道次變形量分別為 12%, 17.42%, 20%, 17.24%, 15.28%, 15%,總變形量為 65.4%,得到尺寸為48.5mm (厚)X 1200mm (寬)X 3463.9mm (長)的第一半成品板還；
[0060]步驟二、將步驟一中所述第一半成品板還剪切至尺寸為48.5mm (厚)X 1200mm(寬)X800_ (長)，再將剪切后的第一半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第一半成品板坯升溫至900°C后保溫60min，然后將加熱的第一半成品板坯送入熱軋機中進行6道次的第二軋制，保持第二軋制的軋制方向與第一軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為2m/s，各道次變形量分別為30%, 23.53%, 15.38%, 13.64%, 12.11%, 10.18%,總變形量為69.1%，得到尺寸為I5謹(厚)X8OCtam (寬)X388Omm (長)的第二半成品板還；
[0061 ] 步驟三、將步驟二中所述第二半成品板還剪切至尺寸為15mm (厚)X800mm(寬)XlOOOmm (長)，然后將剪切后的第二半成品板坯加熱到β轉(zhuǎn)變溫度以上35°C，保溫15min,然后通過浸水冷卻,使第二半成品板還以135°C /s的平均冷卻速度快速冷卻至60°C以下；
[0062]步驟四、將步驟三中經(jīng)β淬火處理后的第二半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第二半成品板坯升溫至890°C后保溫20min，然后將加熱的第二半成品板坯送入熱軋機中進行5道次的第三軋制，保持第三軋制的軋制方向與第二軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為3m/s,各道次變形量分別為20%, 18.33%, 17.35%, 17.28%, 16.42%,總變形量為62.7%,得到尺寸為5.6mm (厚)X IOOOmm (寬)X 2142.9mm (長)的第三半成品板坯；
[0063]步驟五、將步驟四中所述第三半成品板坯進行中間退火處理，具體過程為:將第三半成品板坯置于退火爐中，在溫度為780°C的條件下保溫60min后自然冷卻；
[0064]步驟六、將步驟五中經(jīng)中間退火處理后的第三半成品板坯送入冷軋機中進行2個軋程的第四軋制，保持第四軋制的軋制方向與第三軋制的軋制方向平行，其中第一個軋程的變形量為15.9%，第二個軋程的變形量為15%，得到尺寸為4mm(厚)X IOOOmm(寬)X 3000mm(長)的第四半成品板坯；
[0065]步驟七、將步驟六中所述第四半成品板坯進行成品退火處理，具體過程為:將第四半成品板坯置于退火爐中，在溫度為750°C的條件下保溫60min后自然冷卻，最終得到尺寸為4mm (厚)XlOOOmm (寬)X3000mm (長)的超塑成形用TC4鈦合金板材。
[0066]采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材在室溫(20°C)條件下的拉伸強度965MPa，屈服強度940MPa，延伸率15% ;在高溫(400°C )條件下的拉伸強度達到650MPa ;其橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，平均晶粒尺寸為6.0 μ m ;超聲探傷符合GJB3384-98“金屬薄板蘭姆波檢驗方法”標準要求。
[0067]實施例5
[0068]本實施例超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法包括以下步驟:
[0069]步驟一、將尺寸為160mm (厚)X 800mm (寬)X 800mm (長)的TC4鈦合金板坯置于加熱爐中加熱，使TC4鈦合金板坯升溫至940°C后保溫190min，然后將加熱的TC4鈦合金板坯送入熱軋機中進行8道次的第一軋制，保持第一軋制為單向軋制，保持軋制速率為2m/S，各道次變形量分別為 12.5%, 20%, 19.4%, 14.42%, 14.61%, 14.47%, 13.85%, 14.92%,總變形量為70%，得到尺寸為48mm (厚)X 800mm (寬)X 2666.7mm (長)的第一半成品板坯；
[0070]步驟二、將步驟一中所述第一半成品板還剪切至尺寸為48mm (厚)X800mm(寬)X 1200mm (長)，再將剪切后的第一半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第一半成品板坯升溫至910°C后保溫55min，然后將加熱的第一半成品板坯送入熱軋機中進行7道次的第二軋制，保持第二軋制的軋制方向與第一軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為1.5m/s，各道次變形量分別為 20%, 18.23%, 17.52%, 15.44%, 13.7%, 13.23%, 12.2%,總變形量為 70%,得到尺寸為14.4mm (厚)X 1200mm (寬)X2666.7mm (長)的第二半成品板還；[0071]步驟三、將步驟二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸為14.4mm (厚)X 1200mm(寬)X1500mm (長)，然后將剪切后的第二半成品板坯加熱到β轉(zhuǎn)變溫度以上30°C，保溫15min,然后通過浸水冷卻,使第二半成品板還以135°C /s的平均冷卻速度快速冷卻至60°C以下；
[0072]步驟四、將步驟三中經(jīng)β淬火處理后的第二半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第二半成品板坯升溫至880°C后保溫20min，然后將加熱的第二半成品板坯送入熱軋機中進行6道次的第三軋制，保持第三軋制的軋制方向與第二軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為 2m/s,各道次變形量分別為 15.97%, 19.01%, 18.37%, 17.5%, 18.18%, 18.52%,總變形量為69.4%，得到尺寸為4.4mm (厚)X 1500mm (寬)X 3927mm (長)的第三半成品板坯；
[0073]步驟五、將步驟四中所述第三半成品板坯進行中間退火處理，具體過程為:將第三半成品板坯置于退火爐中，在溫度為750°C的條件下保溫43min后自然冷卻；
[0074]步驟六、將步驟五中經(jīng)中間退火處理后的第三半成品板坯送入冷軋機中進行2個軋程的第四軋制，保持第四軋制的軋制方向與第三軋制的軋制方向平行，各個軋程的變形量均為17.3%，得到尺寸為3.0mm (厚)X 1500mm (寬)X 5759.6mm (長)的第四半成品板坯；
[0075]步驟七、將步驟六中所述第四半成品板坯進行成品退火處理，具體過程為:將第四半成品板坯置于退火爐中，在溫度為850°C的條件下保溫40min后自然冷卻，最終得到尺寸為3.0mm (厚)X 1500mm (寬)X 5759.6mm (長)的超塑成形用TC4鈦合金板材。
[0076]采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材完全滿足超塑成形加工的技術(shù)要求。采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材在室溫(20°C )條件下的拉伸強度980MPa，屈服強度955MPa，延伸率17% ;在高溫(400°C )條件下的拉伸強度達到680MPa ;其橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，平均晶粒尺寸為6.3 μ m ;超聲探傷符合GJB3384-98“金屬薄板蘭姆波檢驗方法”標準要求。
[0077]實施例6 [0078]本實施例超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法包括以下步驟:
[0079]步驟一、將尺寸為110_ (j?)X800mm (寬)X1000_ (長)的TC4鈦合金板坯置于加熱爐中加熱，使TC4鈦合金板坯升溫至940°C后保溫llOmin，然后將加熱的TC4鈦合金板坯送入熱軋機中進行6道次的第一軋制，保持第一軋制為單向軋制，保持軋制速率為1.5m/s，各道次變形量分別為30%, 18.18%, 17.46%, 15.38%, 13.64%, 13.16%,總變形量為70%,得到尺寸為33mm (厚)X800mm (寬)X3333.3mm (長)的第一半成品板還；
[0080]步驟二、將步驟一中所述第一半成品板還剪切至尺寸為33mm (厚)X800mm(寬)X 1200mm (長)，再將剪切后的第一半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第一半成品板坯升溫至900°C后保溫30min，然后將加熱的第一半成品板坯送入熱軋機中進行8道次的第二軋制，保持第二軋制的軋制方向與第一軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為2m/s，各道次變形量分別為 15.15%, 14.29%, 14.58%, 14.63%, 14.29%, 13.33%, 13.85%, 10.71%,總變形量為69.7%，得到尺寸為IOmm (厚)X 1200mm (寬)X 2640mm (長)的第二半成品板坯；
[0081]步驟三、將步驟二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸為IOmm (厚)X 1200mm(寬)X800mm (長)，然后將剪切后的第二半成品板坯加熱到β轉(zhuǎn)變溫度以上20°C，保溫lOmin，然后通過浸水冷卻，使其以135°C /s的平均冷卻速度快速冷卻至60°C以下；
[0082]步驟四、將步驟三中經(jīng)β淬火處理后的第二半成品板坯置于加熱爐中加熱，使第二半成品板坯升溫至910°C后保溫lOmin，然后將加熱的第二半成品板坯送入熱軋機中進行4道次的第三軋制，保持第三軋制的軋制方向與第二軋制的軋制方向垂直，保持軋制速率為3m/s，各道次變形量分別為30%，28.57%，22%，23.08%,總變形量為70%，得到尺寸為3mm(厚)X 800mm (寬)X 4000mm (長)的第三半成品板坯；
[0083]步驟五、將步驟四中所述第三半成品板坯進行中間退火處理，具體過程為:將第三半成品板坯置于退火爐中，在溫度為800°C的條件下保溫30min后自然冷卻；
[0084]步驟六、將步驟五中經(jīng)中間退火處理后的第三半成品板坯送入冷軋機中進行3個軋程的第四軋制，保持第四軋制的軋制方向與第三軋制的軋制方向平行，其中前兩個軋程的變形量均為27%，第三個軋程的變形量為25%，得到尺寸為1.2mm (厚)X800mm(寬)XlOOOOmm (長)的第四半成品板還；
[0085]步驟七、將步驟六中所述第四半成品板坯進行成品退火處理，具體過程為:將第四半成品板坯置于退火爐中，在溫度為810°C的條件下保溫30min后自然冷卻，最終得到尺寸為1.2mm (厚)X800mm (寬)XlOOOOmm (長)的超塑成形用TC4鈦合金板材。
[0086]采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材完全滿足超塑成形加工的技術(shù)要求。采用本實施例加工生產(chǎn)的TC4鈦合金板材在室溫(20°C )條件下的拉伸強度930MPa，屈服強度880MPa，延伸率18% ;在高溫(400°C )條件下的拉伸強度達到660MPa ;其橫縱向晶粒為等軸化、均勻化分布，平均晶粒尺寸為5.8 μ m ;超聲探傷符合GJB3384-98“金屬薄板蘭姆波檢驗方法”標準要求。
[0087]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、將厚度為IlOmm?160mm的TC4鈦合金板坯在溫度為920°C?960°C的加熱爐中保溫IlOmin?190min，然后送入熱軋機中進行第一軋制，得到第一半成品板坯；所述第一軋制為單向軋制，所述第一軋制的總變形量為60%?70% ； 步驟二、將步驟一中所述第一半成品板坯剪切后置于溫度為900°C?940°C的加熱爐中保溫30min?80min，然后送入熱軋機中進行第二軋制，得到第二半成品板坯；所述第二軋制的軋制方向與第一軋制的軋制方向垂直，所述第二軋制的總變形量為60%?70% ； 步驟三、將步驟二中所述第二半成品板坯剪切后進行β淬火處理；所述β淬火處理的具體過程為:將剪切后的第二半成品板坯在溫度為β相變點以上20°C?50°C的條件下保溫IOmin?25min后水冷至60°C以下； 步驟四、將步驟三中經(jīng)β淬火處理后的第二半成品板坯在溫度為880°C?920°C的加熱爐中保溫IOmin?35min，然后送入熱軋機中進行第三軋制，得到第三半成品板坯；所述第三軋制的軋制方向與第二軋制的軋制方向垂直，所述第三軋制的總變形量為60%?70% ； 步驟五、將步驟四中所述第三半成品板坯進行中間退火處理； 步驟六、將步驟五中經(jīng)中間退火處理后的第三半成品板坯送入冷軋機中進行第四軋制，得到厚度為1.2mm?4mm的第四半成品板還；所述第四軋制的軋制方向與第三軋制的軋制方向平行； 步驟七、將步驟六中所述第四半成品板坯進行成品退火處理，得到厚度為1.2mm?4mm,平均晶粒尺寸不大于8 μ m,且在20°C室溫條件下的抗拉強度不小于930MPa,屈服強度不小于880MPa，延伸率不小于15%的超塑成形用TC4鈦合金板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟一中所述第一軋制的道次數(shù)為6?8道次，所述第一軋制的道次變形量為10%?30%，所述第一軋制的軋制速率為lm/s?2m/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟二中所述第二軋制的道次數(shù)為6?8道次，所述第二軋制的道次變形量為10%?30%，所述第二軋制的軋制速率為lm/s?2m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟四中所述第三軋制的道次數(shù)為4?6道次，所述第三軋制的道次變形量為15%?30%，所述第三軋制的軋制速率為lm/s?3m/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟五中所述中間退火處理的溫度為750°C?850°C，所述中間退火處理的時間為30min?60mino
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟六中所述第四軋制分2?3個軋程完成，各軋程的變形量均為15%?27%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超塑成形用TC4鈦合金板材的加工方法，其特征在于，步驟七中所述成品退火處理的溫度為750°C?850°C，所述成品退火處理的時間為30min?60mino
【文檔編號】B21C37/02GK103934301SQ201410161161
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月20日
【發(fā)明者】黨鵬, 張曉衛(wèi), 楊利, 陳均偉, 高維娜, 付文杰, 吳曉東, 王瑞琴, 李輝, 張清, 李長亮, 舒瀅 申請人:西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司