专利名称：一种钛及钛合金板材的校形退火方法
技术领域：
本发明属于钛及钛合金板材制备技术领域，具体涉及一种钛及钛合金板材的校形退火方法。
背景技术：
随着航空、航天及船舶等工业技术的发展，对钛及钛合金宽幅薄板的要求日益增多，对板材不平度要求也越来越高。目前国内常用的钛及钛合金薄板校形退火方法主要有以下三种1)真空退火炉校形处理一检验交货；2)大气退火炉校形退火一碱酸洗一检验交货；3)蠕变退火一碱酸洗一检验交货。真空退火炉校形处理效果受装炉量多少、原始板型情况等因素影响较大；后两种方法退火后必须进行表面处理，后续工序增多，生产成本增加、交货周期延长。钛及钛合金板材回弹大(钛的杨氏模量仅为钢的一半)且强度高，在室温下矫正到期望平直度后，板材表面产生的残余应力能使板形保持暂时平整，但随后的磨削加工或化学处理会使板面的残余应力平衡状态被打破，使板形再次劣化而出现废品。金属材料的固定应力达到某一临界值以上，加热到一定温度，即使应力不增加，其金属材料的塑性变形也会随着时间的延长而不断发展，这就是材料的蠕变过程。经过这一过程，金属材料的原始弹性被蠕变变形(其绝大部分为塑性变形)所取代，材料的应力也随时间的严惩而逐渐释放。因此，钛及钛合金板材矫平一般采用校平和退火同时完成的方法进行处理。而传统的校平工艺由于压板的单位压力有限且压板的热容量大，使生产效率低下且校形效果不理想。蠕变校形的方法是利用退火板材内外部压力差达到板材校形的方法(压力可达4 8t/m2)，而传统工艺矫形压板产生的压力一般小于2t/m2。蠕变校形后会产生表面氧化，并且由于退火时间长，氧化皮还比较致密，不易去除，而传统校平退火压校形方法又无法满足板材较高平直度的要求
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，提供一种钛及钛合金板材的校形退火方法。该方法将对板材的配重离散化，在配重压板重量不变甚至减小的情况下，减小受力面积，得到作用到板材上的压强远远超过蠕变过程中的4t/m2 8t/m2。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、在真空退火炉的料盘上放置不平度不大于3mm/m的垫板，然后将待处理的板材整齐叠放于垫板上；所述板材为钛板材或钛合金板材；步骤二、将隔离垫板置于最上层板材上方，然后将多个压块平铺于隔离垫板上并使压块的平铺面积完全覆盖住待处理的板材；步骤三、将配重压板置于步骤二中所述压块上，并在配重压板四周与垫板之间的空间放置用于支撑配重压板防止配重压板变形的金属支撑物；
步骤四、对真空退火炉的料盘进行清理，去除料盘和压板上的粉尘颗粒，然后将料盘推入真空退火炉中，按照设计的退火工艺曲线进行退火处理。上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤一中所述板材的叠放厚度不大于 50mmo上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤一中所述垫板的材质为纯钛。上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤二中所述隔离垫板的材质为纯钛，隔离垫板的厚度为1. Omm 5. Omm,隔离垫板的不平度不大于3mm/m。上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤二中所述压块的材质为碳钢。上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤二中所述平铺于隔离垫板上的压块的高度公差不大于1mm。上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤二中所述压块的高度为IOmm 100mm，压块的上表面和下表面为边长不大于IOOmm的正方形。上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤三中所述配重压板的重量彡4A 吨，其中A为瞬时作用面积，单位为m2，A的计算方法为当板材的表面积< Im2时，A为板材表面积的1/2 ；当板材的表面积为Im2 2m2，A为板材表面积的1/3 ；当板材的表面积> 2m2，A为板材表面积的1/4。上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤三中所述金属支撑物的高度为板材的叠放厚度、隔离垫板的厚度和压块的高度之和。上述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，步骤四中所述退火处理过程中控制升温速率为2V /min，待炉内温度降至250°C时向炉内充氩气冷却。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明的方法将对板材的配重离散化，在配重压板重量不变甚至减小的情况下，减小受力面积，得到作用到板材上的压强远远超过蠕变过程中的4t/m2 8t/m2。2、本发明的方法采用压块进行退火校形的过程中，由于高温退火过程中，原始板材中某区域板形不好，则配重压板的作用力就会集中作用在该区域的压块上，直到将此处板型缺陷消除；又将转入处理另一不平区域，依次类推，直到退火板材整体平直度一致为止。3、采用本发明的方法退火后的钛及钛合金板材的不平度不大于2. Omm/m。下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明退火前的料盘组装示意图。附图标记说明1-垫板； 2-板材；3-隔离垫板；4-压块； 5-配重压板； 6-金属支撑物。
具体实施例方式实施例1步骤一、如图1所示，在:3m真空退火炉的料盘上放置不平度不大于3mm/m的厚度为12mm的纯钛垫板1，然后将50张待处理的TA2板材2整齐叠放于垫板1的中心；所述板材2的尺寸规格为0. 6mm X 600mm X 1000mm ；步骤二、将不平度不大于3mm/m，尺寸规格为1. OmmX 700mmX IlOOmm的纯钛隔离垫板3置于最上层板材上方，然后将240个普通碳钢压块4平铺于隔离垫板3上并使压块 4的平铺面积完全覆盖住待处理的板材2，压块4的尺寸规格为IOmmX 50mmX 50mm，压块4 的高度公差不大于1mm，压块4棱边圆滑；步骤三、将重量为2102kg配重压板5置于步骤二中所述压块4上，并在配重压板5 四周与垫板1之间的空间放置用于支撑配重压板5防止配重压板5变形的金属支撑物6 ；所述配重压板5的重量彡4A吨，A为瞬时作用面积，单位为m2，由于板材2的表面积为0. 6m2， A为板材2的表面积的1/2，即0. 3m2，配重压板5的重量彡1. 2吨；所述金属支撑物6的高度为41mm ；步骤四、对真空退火炉的料盘进行清理，去除料盘和压板上的粉尘颗粒，然后将料盘推入真空退火炉中进行退火处理；所述退火处理过程中控制升温速率为2°C /min，退火工艺为550°C保温汕后升温至650°C保温4h，待炉内温度降至250°C时向炉内充氩气冷却， 待炉内温度降至80°C以下出炉，待板材温度降至50°C以下时卸料。随机抽取7张本实施例退火后的板材进行不平度检测，与退火之前进行比较，结果见下表表1实施例1板材退火前与退火后的不平度比较结果
板材1234567退火前32mm/m40mm/mlOmm/mlOmm/m1lmm/m35mm/m65mm/m退火后lmm/mlmm/mlmm/mlmm/mlmm/mlmm/mlmm/m 从表1可以看出，经本实施例退火后的板材不平度得到很大改善，板材不平度由原始的10mm/m 65mm/m改善为lmm/m，表面无压坑划痕等。实施例2步骤一、如图1所示，在:3m真空退火炉的料盘上放置不平度不大于3mm/m的厚度为70mm的纯钛垫板1，然后将20张待处理的TC4板材2整齐叠放于垫板1的中心；所述板材2的尺寸规格为1. OmmX 1336mmX 2418mm ；步骤二、将不平度不大于3mm/m，尺寸规格为1. OmmX 1400mmX2500mm的纯钛隔离垫板3置于最上层板材上方，然后将334个重量为^g的普通碳钢压块4平铺于隔离垫板3上并使压块4的平铺面积完全覆盖住待处理的板材2，压块4的尺寸规格为 60mmX IOOmmX 100mm,压块4的高度公差不大于1mm，压块4棱边圆滑；步骤三、将重量为3230kg配重压板5置于步骤二中所述压块4上，并在配重压板5 四周与垫板1之间的空间放置用于支撑配重压板5防止配重压板5变形的金属支撑物6 ；所述配重压板5的重量彡4A吨，A为瞬时作用面积，单位为m2，由于板材2的表面积为3. 23m2， A为板材2的表面积的1/4，即0. 8075m2，配重压板5的重量彡3. 23吨；所述金属支撑物6 的高度为81mm ；
步骤四、对真空退火炉的料盘进行清理，去除料盘和压板上的粉尘颗粒，然后将料盘推入真空退火炉中进行退火处理；所述退火处理过程中控制升温速率为2°C /min，退火工艺为650°C保温4h后升温至780°C保温3.釙，待炉内温度降至250°C时向炉内充氩气冷却，待炉内温度降至80°C以下出炉，待板材温度降至50°C以下时卸料。随机抽取6张本实施例退火后的板材进行不平度检测，与退火之前进行比较，结果见下表表2实施例2板材退火前与退火后的不平度比较结果
权利要求
1.一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤一、在真空退火炉的料盘上放置不平度不大于3mm/m的垫板(1)，然后将待处理的板材( 整齐叠放于垫板(1)上；所述板材为钛板材或钛合金板材；步骤二、将隔离垫板(3)置于最上层板材上方，然后将多个压块(4)平铺于隔离垫板 (3)上并使压块的平铺面积完全覆盖住待处理的板材O)；步骤三、将配重压板( 置于步骤二中所述压块(4)上，并在配重压板(5)四周与垫板 (1)之间的空间放置用于支撑配重压板(5)防止配重压板( 变形的金属支撑物(6)；步骤四、对真空退火炉的料盘进行清理，去除料盘和压板上的粉尘颗粒，然后将料盘推入真空退火炉中，按照设计的退火工艺曲线进行退火处理。
2.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤一中所述板材O)的叠放厚度不大于50mm。
3.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤一中所述垫板(1)的材质为纯钛。
4.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤二中所述隔离垫板(3)的材质为纯钛，隔离垫板(3)的厚度为LOmm 5. 0mm，隔离垫板(3)的不平度不大于3mm/m。
5.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤二中所述压块(4)的材质为碳钢。
6.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤二中所述平铺于隔离垫板(3)上的压块的高度公差不大于1mm。
7.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤二中所述压块的高度为IOmm 100mm，压块的上表面和下表面为边长不大于IOOmm的正方形。
8.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤三中所述配重压板(5)的重量> 4A吨，其中A为瞬时作用面积，单位为m2，A的计算方法为当板材⑵的表面积< Im2时，A为板材⑵表面积的1/2 ；当板材⑵的表面积为Im2 2m2， A为板材(2)表面积的1/3 ；当板材O)的表面积> 2m2，A为板材⑵表面积的1/4。
9.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤三中所述金属支撑物(6)的高度为板材O)的叠放厚度、隔离垫板(3)的厚度和压块的高度之和。
10.根据权利要求1所述一种钛及钛合金板材的校形退火方法，其特征在于，步骤四中所述退火处理过程中控制升温速率为2V /min，待炉内温度降至250°C时向炉内充氩气冷却。
全文摘要
本发明公开了一种钛及钛合金板材的校形退火方法，该方法为一、在真空退火炉的料盘上放置垫板，然后将待处理的板材整齐叠放于垫板上；二、将隔离垫板置于最上层板材上方，然后将多个压块平铺于隔离垫板上；三、将配重压板置于压块上，并在配重压板四周与垫板之间的空间放置金属支撑物；四、对真空退火炉的料盘进行清理，然后将料盘推入真空退火炉中，按照设计的退火工艺曲线进行退火处理。本发明采用压块进行退火校形的过程中，由于高温退火过程中，原始板材中某区域板形不好，则配重压板的作用力就会集中作用在该区域的压块上，直到将此处板型缺陷消除，又将转入处理另一不平区域，依次类推，直到退火板材整体平直度一致为止。
文档编号C22F1/18GK102418059SQ20111041175
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者侯高洁, 叶红川, 吕利强, 吴晓东, 安文斌, 尹娟, 张晓卫, 张清, 弥鸣, 戴毅, 曲恒磊, 李信, 李辉, 杨建朝, 王兴, 王军刚, 王蕊宁, 王鲁平, 舒滢, 邢义胜 申请人:西部钛业有限责任公司