本發(fā)明屬于鈦及鈦合金薄板制備，具體涉及一種ta21鈦合金薄板的軋制方法。

背景技術(shù)：

1、ta21鈦合金是一種低合金化的ti-al-mn系近α型鈦合金，其名義成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)為ti-1al-1mn。該合金長(zhǎng)時(shí)間工作溫度為300℃，用于制造形狀復(fù)雜、強(qiáng)度要求不高的管材冷成型并焊接的零件。ta21鈦合金的特點(diǎn)是低強(qiáng)度、高工藝塑性，以及良好的焊接性能和熱穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)對(duì)ta21鈦合金薄板軋制的研究較少，相關(guān)文獻(xiàn)中推薦在兩相區(qū)熱加工+兩相區(qū)熱處理工藝。按照傳統(tǒng)工藝，近α型鈦合金在制備薄板時(shí)，一般采用兩相區(qū)多火次換向熱軋+冷軋的方式。此種方式制備的近α型鈦合金在換向軋制時(shí)易出現(xiàn)邊裂、薄板頭尾質(zhì)量較差的現(xiàn)象，使得表面處理、切割等工序的工作量嚴(yán)重加大，工序繁雜，并且由于上述表面處理量增大，若過(guò)程控制不恰當(dāng)，造成生產(chǎn)出的鈦合金薄板同板差較大，力學(xué)性能出現(xiàn)差異性。因此，亟需進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種ta21鈦合金薄板的軋制方法。該方法通過(guò)在ta21鈦合金板坯的兩相區(qū)進(jìn)行前兩火次軋制，結(jié)合淬火保溫形成粗大β晶粒，并通過(guò)快速水冷使得粗大β相中析出長(zhǎng)條狀α相形成針狀魏氏組織，再在兩相區(qū)進(jìn)行一火次換向大變形軋制和冷軋，以大量破碎、細(xì)化組織，使得針狀魏氏組織發(fā)生球化，獲得組織細(xì)小、均勻的ta21鈦合金薄板，解決了傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)鈦合金薄板的工作量大、質(zhì)量差且力學(xué)性能不佳的難題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種ta21鈦合金薄板的軋制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

3、步驟一、將ta21鈦合金板坯進(jìn)行表面涂覆防氧化涂層處理；所述ta21鈦合金板坯的厚度為140mm～180mm，寬度為800mm～1100mm，長(zhǎng)度為800mm～1400mm；

4、步驟二、將步驟一中處理后的ta21鈦合金板坯在溫度為880℃～900℃的條件下進(jìn)行第一火次軋制，得到第一軋制板坯；所述第一火次軋制為單向軋制，第一火次軋制的道次變形率為8％～25％，道次數(shù)為6～8，軋制速率為3m/s～4m/s；所述第一軋制板坯的厚度為20mm～30mm，寬度為800mm～1100mm；

5、步驟三、將步驟二中得到的第一軋制板坯進(jìn)行切割處理，得到多個(gè)第一中間板坯；所述第一中間板坯的厚度為20mm～30mm，寬度為800mm～1100mm，長(zhǎng)度為1000mm～1600mm；

6、步驟四、將步驟三中得到的第一中間板坯在溫度為850℃～880℃的條件下進(jìn)行第二火次軋制，并在線回爐補(bǔ)溫，得到第二軋制板坯；所述第二火次軋制的道次變形率為10％～25％，道次數(shù)為4～6，軋制速率為3m/s～4m/s，且第二火次軋制的軋制方向與步驟二中第一火次軋制的軋制方向平行；所述第二軋制板坯的厚度為10mm～15mm，寬度為800mm～1100mm；

7、步驟五、將步驟四中得到的第二軋制板坯進(jìn)行切割處理，得到多個(gè)第二中間板坯；所述第二中間板坯的厚度為10mm～15mm，寬度為800mm～1100mm，長(zhǎng)度為1000mm～1300mm；

8、步驟六、將步驟五中得到的第二中間板坯進(jìn)行淬火處理；

9、步驟七、經(jīng)步驟六中經(jīng)淬火處理后的第二中間板坯在溫度為800℃～830℃的條件下進(jìn)行第三火次軋制，得到第三軋制板坯；所述第三火次軋制的道次變形率為10％～25％，軋制速率為3m/s～4m/s，且第三火次軋制的軋制方向與步驟四中第二火次軋制的軋制方向垂直，所述第三軋制板坯的厚度為3.6mm～4mm，寬度為1000mm～1300mm；

10、步驟八、將步驟七中得到的第三軋制板坯進(jìn)行切割處理，得到多個(gè)第三中間板坯；所述第三中間板坯的厚度為3.6mm～4mm，寬度為1000mm～1300mm，長(zhǎng)度為1000mm～1500mm；

11、步驟九、將步驟八中得到的第三中間板坯在溫度為700℃～750℃的條件下進(jìn)行半成品退火處理；

12、步驟十、將步驟九中經(jīng)半成品退火處理后的第三中間板坯進(jìn)行冷軋，得到ta21鈦合金冷軋板；所述冷軋的道次變形率為5％～20％，且冷軋的軋制方向與步驟七中第三火次軋制的軋制方向相同；所述ta21鈦合金冷軋板的厚度為1.2mm～2.0mm，寬度為1000mm～1300mm，長(zhǎng)度為2800mm～3200mm；

13、步驟十一、將步驟十中得到的ta21鈦合金冷軋板進(jìn)行成品退火處理，隨后空冷至室溫，得到鈦合金薄板；所述ta21鈦合金薄板的厚度為1.2mm～2.0mm，寬度為1000mm～1300mm，長(zhǎng)度為2800mm～3200mm。

14、本發(fā)明將ta21鈦合金板坯依次進(jìn)行第一火次軋制、切割處理、第二火次軋制、切割處理、淬火處理、第三火次軋制、切割處理、半成品退火處理和冷軋和成品退火處理，得到ta21鈦合金薄板。該過(guò)程中，首先將ta21鈦合金板坯在兩相區(qū)進(jìn)行前兩火次軋制，并精確控制前兩火次軋制的道次變形率和軋制速率，結(jié)合在β相變點(diǎn)以上進(jìn)行淬火保溫，使其在該溫度下形成粗大β相，然后通過(guò)淬火處理實(shí)現(xiàn)快速水冷，使得粗大β相中析出長(zhǎng)條狀α相，形成針狀魏氏組織；此外，通過(guò)淬火處理消除或減弱板材織構(gòu)，減小板材各向異性，改善軋制后板材邊裂問(wèn)題；之后在兩相區(qū)進(jìn)行一火次換向大變形軋制和冷軋，以大量破碎、細(xì)化組織，使得針狀魏氏組織發(fā)生球化；再通過(guò)成品退火處理，獲得組織細(xì)小、均勻的ta21鈦合金薄板。

15、此外，本發(fā)明的軋制方法降低了鈦合金未淬火處理而直接換向軋制時(shí)出現(xiàn)中厚板邊裂和薄板頭尾質(zhì)量較差等表面缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，減小了表面處理和切割等工序的工作量；同時(shí)采用一塊ta21鈦合金板坯可生產(chǎn)獲得多種規(guī)格ta21鈦合金薄板，大幅提高了生產(chǎn)效率。

16、綜上，本發(fā)明利用ta21鈦合金作為近α合金的強(qiáng)度低、塑性高的特性，采用多火次兩相區(qū)換向交叉軋制+淬火+冷軋的方法，制備得到金相組織為均勻細(xì)小的等軸α晶粒、且力學(xué)性能滿足要求的ta21鈦合金薄板。

17、上述的一種ta21鈦合金薄板的軋制方法，其特征在于，步驟一中將ta21鈦合金板坯進(jìn)行表面交叉涂覆tb920防氧化涂層，且最后一次涂覆tb920防氧化涂層的方向?yàn)椴襟E二中第一火次軋制的方向。

18、上述的一種ta21鈦合金薄板的軋制方法，其特征在于，步驟二中所述第一火次軋制的具體過(guò)程為：在880℃～900℃保溫3h～6h，第一火次軋制的開軋溫度不低于860℃，終軋溫度不低于650℃，第一火次軋制的總變形率為60％～90％。通過(guò)控制第一火次軋制的終軋溫度和總變形率，有效減少第一軋制板坯的表面裂紋，改善其表面質(zhì)量。

19、上述的一種ta21鈦合金薄板的軋制方法，其特征在于，步驟四中所述第二火次軋制的具體過(guò)程為：在850℃～880℃保溫1h～2h，第二火次軋制的開軋溫度不低于800℃，終軋溫度不低于550℃，第二火次軋制的總變形率為50％～70％。通過(guò)控制第二火次軋制的溫度和總變形率，達(dá)到提高第二軋制板坯表面質(zhì)量及性能的目的。

20、上述的一種ta21鈦合金薄板的軋制方法，其特征在于，步驟六中所述淬火處理的具體過(guò)程為：在940℃～980℃保溫0.5h～1h，第二中間板坯出爐至入水時(shí)間不超過(guò)10s，且水溫不超過(guò)30℃。通過(guò)控制淬火處理的保溫溫度和入水時(shí)間及水溫，保證首先形成粗大β相，并通過(guò)快速水冷使得粗大β相中析出長(zhǎng)條狀α相，形成針狀魏氏組織；此外，通過(guò)淬火處理消除或減弱板材織構(gòu)，減小板材各向異性，改善軋制后板材邊裂問(wèn)題。

21、上述的一種ta21鈦合金薄板的軋制方法，其特征在于，步驟七中所述第三火次軋制的具體過(guò)程為：在800℃～830℃保溫1h～2h，第三火次軋制為換向軋制，第三火次軋制的開軋溫度不低于750℃，終軋溫度不低于450℃，第三火次軋制的總變形率為50％～70％。

22、上述的一種ta21鈦合金薄板的軋制方法，其特征在于，步驟九中所述半成品退火處理的具體過(guò)程為：在700℃～750℃保溫0.5h～1h。通過(guò)控制半成品退火處理的溫度和時(shí)間，以有效降低加工硬化效果，將變形晶粒通過(guò)再結(jié)晶變?yōu)榈容S晶粒，提高第三中間板坯塑性，降低冷軋時(shí)第三中間板坯變形抗力，便于冷軋軋制。

23、上述的一種ta21鈦合金薄板的軋制方法，其特征在于，步驟十一中所述成品退火處理的具體過(guò)程為：在600℃～650℃保溫0.5h～1h。

24、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

25、1、本發(fā)明通過(guò)在ta21鈦合金板坯的兩相區(qū)進(jìn)行前兩火次軋制，然后在β相變點(diǎn)以上進(jìn)行淬火保溫形成粗大β相，并通過(guò)快速水冷的淬火處理，使得粗大β相中析出長(zhǎng)條狀α相，形成針狀魏氏組織，再在兩相區(qū)進(jìn)行一火次換向大變形軋制和冷軋，以大量破碎、細(xì)化組織，使得針狀魏氏組織發(fā)生球化，獲得組織細(xì)小、均勻的ta21鈦合金薄板。

26、2、本發(fā)明采用多火次兩相區(qū)換向交叉軋制結(jié)合淬火處理，并精確控制各火次軋制變形率和軋制速率，且在中間火次軋制即第二火次軋制后通過(guò)切割處理得到不同寬度的中間板坯進(jìn)行后續(xù)軋制，有效消除和減弱板織構(gòu)，減小板材各向異性，減少了傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)導(dǎo)致鈦合金板材的明顯開裂現(xiàn)象，同時(shí)減少了后期的打磨量，節(jié)約成本，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的難度。

27、3、本發(fā)明的軋制方法在保證獲得ta21鈦合金薄板的前提下，采用一塊ta21鈦合金板坯可生產(chǎn)獲得多種規(guī)格ta21鈦合金薄板，實(shí)現(xiàn)對(duì)板坯的充分利用，大幅提高了生產(chǎn)效率。

28、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。