一种控制工业纯钛板冷轧织构的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钛合金材料制备技术领域，具体是涉及一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法。
【背景技术】
[0002]在化学化工、航空航天、造船等工业领域，钛及钛合金板材的应用越来越广泛，其主要被用做飞机的蒙皮和轮船的壳体。这是由于钛及钛合金具有很高的比强度和优异的抗腐蚀性能。工业纯钛作为α钛合金塑性优良，冷变形能力优异，可采用多种加工工艺制备所需规格的板材。
[0003]由于α钛为密排六方结构，原本杂乱的晶体取向在乳制加工过程中容易出现晶体的择优取向，进而形成织构，造成板材沿RD(乳制方向)和沿TD(板面垂直乳制方向)的力学性能有很大差异，使板材表现出明显的各向异性，极大地限制了钛板的应用。如何有效地控制钛板乳制的织构，减弱甚至消除钛板的各向异性是一个重要的课题。
[0004]中国专利CN102989768A公开了一种有效降低冷乳钛带卷各向异性的加工方法，专利中采用的是再结晶退火的方法来减弱钛带卷的各向异性，但再结晶退火对减弱钛带卷各向异性效果并不是太理想。专利CN101817015A、CN102021296A均是在不同的温度下对钛板进行再结晶退火，且工艺繁琐，生产成本高。中国专利CN103230936A介绍了热乳下减弱钛板各向异性的方法，并未对冷乳减弱钛板各向异性进行说明；且在热乳中采用换向乳制，换向乳制虽然能减弱乳制钛板的各向异性，但不适用于工业化生产。
【发明内容】
[0005]针对工业纯钛板冷乳过程中存在的各向异性问题，本发明提供一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法，所生产的钛薄板各向异性明显减弱甚至消除，产品表面质量好，加工工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。
[0006]为了解决上述问题，本发明通过对冷乳工业纯钛板进行循环相变来控制板材的织构，具体步骤如下:
(1)原料的准备:经过热乳后厚度为4?8_的工业纯钛板材；
(2)将原料在多辊冷乳机上进行冷乳变形，得到初乳板坯，并对初乳板坯进行常规的脱脂处理；
(3)对初乳板坯进行2次循环相变处理；
(4)将经过循环相变处理的工业纯钛板在多辊冷乳机上进行冷乳变形，得到薄钛板，并对其进行常规脱脂处理；
(5)对薄钛板进行退火处理。
[0007]上述一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法中，步骤(I)中原料为TAl和TA2。
[0008]上述一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法中，步骤(2)中原料在多辊冷乳机上进行冷乳变形，变形量为70%?90%，乳制速度为20?30m/min。
[0009]上述一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法中，步骤(3)中初乳板坯的循环相变是在950 ± 10°C的炉中(即高于钛的α—β相变温度约50°C左右)保温一定时间(热透为最少时间，一般为厚度(mm)的0.4?0.5系数(min)，但不要少于10?15min)后出炉空冷，如此循环2次。
[0010]上述一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法中，步骤(4)中初乳板坯在多辊冷乳机上进行冷乳变形，变形量为15%?25%，乳制速度为30?40m/min。消除循环相变带来的板材表面不平整的问题。
[0011 ]上述一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法中，步骤(5 )中对薄钛板的再结晶退火是在700 ± 1 °C的炉中保温Ih。
[0012]区别于现有专利中减弱冷乳钛板各向异性的方法，本发明采用多次循环相变法来控制钛板中的织构，进而减弱冷乳钛板各向异性。本发明主要优点有:
(1)本发明在对原料进行第一次冷乳后，变形量可达70%?90%，减少了中间的热处理工序，降低了成本；
(2)本发明在乳制过程中没有进行换向乳制，适用于工业化生产；
(3)本发明经2次α—β—α循环相变后再经20%左右冷乳并退火处理后，使冷乳、再结晶织构(115 ) [ 010 ]和(013 ) [ 110 ]等被抑制，形成了较强的[110 ] | ND相变纤维织构(ND为乳制板面的法向)，使板材沿RD(乳制方向)和沿TD(板面垂直乳制方向)的屈服强度差异明显减小甚至消除；
(4)本发明的生产的钛板表面质量好，后续加工成型性能良好。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的工艺流程图；
图2为经过循环相变ΤΑ2的金相照片；
图3为经过退火后的ΤΑ2的金相照片；
图4为经过循环相变冷乳退火后ΤΑ2沿RD和TD方向的应力-应变曲线。
【具体实施方式】
[0014]结合附图和具体实施方法对本发明进行详细说明。
实施例
[0015]具体实施步骤如下:
(1)将经过热乳制退火后厚度为4mm、宽度为1250mm的ΤΑ2钛板在多辊冷乳机上进行冷乳变形，乳程变形量为75%，乳制速度为25m/min;得到厚度为1.0_、宽度为1250mm的初乳板坯，并对初乳板坯进行常规的脱脂处理；
(2)将厚度为1.0mm、宽度为1250mm、钛卷厚度为162mm的初乳板坯带卷放入温度为9500C的炉中加热8 Imin，然后出炉空冷，如此循环两次；
(3)将经过循环相变的厚度为1.0mm、宽度为1250mm的TA2钛板在多辊冷乳机上进行冷乳变形，乳程变形量为20%，乳制速度为35m/min;得到厚度为0.8mm、宽度为1250mm的薄钛板，并对薄钛板进行常规的脱脂处理； (4)将厚度为0.8_、宽度为1250mm的薄钛板放入温度为700 °C的炉中加热lh，然后出炉空冷。
[0016]本实例制备的TA2薄钛板的工艺流程图如图1所示，其综合性能如下:
(1)经两次α—β—α循环相变后，使冷乳、再结晶织构(115) [ 010 ]和(013 ) [ 110 ]等被抑制，形成了 [ 110 ] I ND相变纤维织构；之后经过20%左右冷乳并退火处理后，仍然保留相变后形成的有利织构取向特点；
(2)经过两次α—β—α循环相变后的金相组织如图2所示，α相呈板条的魏氏体组织;之后经过20%左右冷乳并退火处理后的金相组织如图3所示，α相为等轴晶；
(3)经过两次α—β—α循环相变又经过20%冷乳退火后沿RD(乳制方向)和沿TD(板面垂直乳制方向)的屈服强度分别为302.15MPa和308.85MPa，其应力-应变曲线如图4所示。
[0017]以上所述只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法，其特征在于通过对冷乳工业纯钛板进行循环相变来控制板材的织构，具体步骤如下: (1)原料的准备:经过热乳后厚度为4?8_的工业纯钛板材； (2)将原料在多辊冷乳机上进行冷乳变形，得到初乳板坯，并对初乳板坯进行常规的脱脂处理； (3)对初乳板坯进行2次循环相变处理； (4)将经过循环相变处理的工业纯钛板在多辊冷乳机上进行冷乳变形，得到薄钛板，并对其进行常规脱脂处理； (5)对薄钛板进行退火处理。2.根据权利要求1所述的一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法，其特征在于:所述步骤(I)中原料为TAl和TA2。3.根据权利要求1所述的一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法，其特征在于:所述步骤(2)中原料在多辊冷乳机上进行冷乳变形，变形量为70%?90%，乳制速度为20?30m/min04.根据权利要求1所述的一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法，其特征在于:所述步骤(3)中初乳板坯的循环相变是在950± 10°C的炉中保温一定时间(热透为最少时间，一般为厚度(mm)的0.4?0.5系数(min)，但不要少于10?15min)后出炉空冷，如此循环2次。5.根据权利要求1所述的一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法，其特征在于:所述步骤(4)中初乳板坯在多辊冷乳机上进行冷乳变形，变形量为15%?25%，乳制速度为30?40m/mino6.根据权利要求1所述的一种控制工业纯钛板冷乳织构的加工方法，其特征在于:所述步骤(5 )中对薄钛板的退火是在700 ± 1 °C的炉中保温I h。
【专利摘要】本发明涉及一种控制工业纯钛板冷轧织构的加工方法，属于钛合金材料制备技术领域，用于减弱甚至消除冷轧工业纯钛板的各向异性。本发明采用厚度为4～8mm的TA1、TA2钛板做为原料，经过一次冷轧、脱脂、2次循环相变、二次冷轧、脱脂、退火等处理，得到的薄钛板保留了经过2次α→β→α循环相变的[110]║ND相变纤维织构，使板材各向异性明显减弱甚至消除，本发明所制备的薄钛板克服了传统通过再结晶退火减弱各向异性不理想的缺点，且薄钛板产品表面质量好，加工工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。
【IPC分类】C22F1/18
【公开号】CN105568196
【申请号】CN201610007543
【发明人】林建国, 郑理
【申请人】湘潭大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月7日