一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法

摘要

本发明提供了一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，包括以下步骤：一、将TC1钛合金板一和TC1钛合金板二同时置于辊底式加热炉中进行表面氧化处理；二、TC1钛合金板一和TC1钛合金板二均进行倒棱后叠放，然后进行焊接连接，得到叠轧包；三、轧制；四、进行去应力退火处理；五、切边，得到厚度为1mm～3mm的TC1钛合金薄板。本发明首先采用表面氧化处理的方法使钛合金板材表面形成一层均匀的防止轧制时粘结的氧化膜，然后将钛合金板材直接组焊成叠轧包，大大降低了生产成本。采用本发明加工的TC1钛合金薄板质量良好，工艺简单，操作容易，易实现工业化生产。

说明书

技术领域

本发明属于钛合金板材加工技术领域，具体涉及一种TC1钛合金薄板 的叠轧加工方法。

背景技术

钛及其合金具有比重小、比强度高、耐腐蚀、高低温性能好等突出的 优点，在航空、航天、舰船、兵器、石油、化工、医疗等领域得到广泛的 应用，钛合金板材是其重要的产品形式，占总量的40％～60％。但钛合金 的冷加工能力一般都比较低(30％左右)，因此给钛合金薄板的加工带来 了较多问题。传统的钛合金薄板生产工艺需要多个热轧程和多个冷轧程， 热轧程中间需要反复加热和表面处理，增加了材料的损失，同时表面处理 时对环境也有一定的影响；冷轧程中间需要反复退火，因此产品生产周期 长，成本高。为缩短生产周期，后又将钛合金薄板的生产工艺改进为用钢 板包套叠轧的方法制备，但该工艺须采用钢板进行包套焊接，即钛合金板 材被包覆在钢包套内，轧制时因受包覆钢板厚度的影响，致使钛合金板材 的厚度不易控制，且板材表面质量也比较差，尤其是与钢板接触的钛合金 板材表面。另外，该生产工艺所用钢包的制备也较为复杂，需要根据所包 钛板尺寸对钢板进行切割、表面处理、焊接等，且拆包后的钢板一般无法 再利用，因此其生产工序也较为繁杂，成本也较高。

因此，亟需研发一种能有效降低生产成本、缩短生产周期、提高厚度 控制精度，生产表面质量好的钛合金薄板的加工方法。

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 能有效降低生产成本、缩短生产周期、提高厚度控制精度，生产表面质量 好的TC1钛合金薄板的叠轧加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TC1钛合金薄 板的叠轧加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将TC1钛合金板一和TC1钛合金板二同时置于辊底式加热 炉中，在温度为650℃～700℃的条件下保温5min～20min进行表面氧化处 理；所述TC1钛合金板一和TC1钛合金板二的形状和尺寸均相等；

步骤二、将步骤一中表面氧化处理后的TC1钛合金板一底部的四个棱 边均进行倒棱，将表面氧化处理后的TC1钛合金板二顶部的四个棱边均进 行倒棱，然后将倒棱后的TC1钛合金板一叠放于倒棱后的TC1钛合金板 二上，之后在二氧化碳气体的保护下，将TC1钛合金板一和TC1钛合金 板二焊接连接，并在焊接过程中预留多个排气孔，得到叠轧包；

步骤三、采用2800mm四辊可逆热轧机组对步骤二中所述叠轧包进行 轧制，所述轧制的总加工率为40％～90％；

步骤四、将步骤三中轧制后的叠轧包进行去应力退火处理；

步骤五、将步骤四中去应力退火处理后的叠轧包进行切边处理使上下 板材分开，得到厚度为1mm～3mm的TC1钛合金薄板。

上述的一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，其特征在于，步骤一中 所述TC1钛合金板一和TC1钛合金板二的厚度均为5mm～10mm。

上述的一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，其特征在于，步骤二中 所述排气孔的数量为六个，六个所述排气孔的位置分别为：沿叠轧包的长 度方向，各侧部均预留两个排气孔；沿叠轧包的宽度方向，各侧部均预留 一个排气孔。

上述的一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，其特征在于，步骤二中 所述TC1钛合金板一的倒棱角度与TC1钛合金板二的倒棱角度均为α，且 α满足：25°≤α≤30°；所述TC1钛合金板一的倒棱宽度与TC1钛合金板二 的倒棱宽度均为W，且W满足：5mm≤W≤8mm。

上述的一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，其特征在于，步骤三中 所述轧制的始轧温度为820℃～880℃，所述轧制的终轧温度不低于750℃。

上述的一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，其特征在于，步骤三中 所述轧制的道次数为4道次～10道次。

上述的一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，其特征在于，步骤三中 所述轧制的道次加工率为5％～25％。

上述的一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，其特征在于，步骤三中 轧制过程中采用X射线测厚仪对叠轧包的厚度进行监测。

上述的一种TC1钛合金薄板的叠轧加工方法，其特征在于，步骤四中 所述去应力退火的温度为700℃～800℃，所述去应力退火的时间为 40min～80min。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用表面氧化处理的方法使钛合金板材表面形成一层均匀 的防止轧制时粘结的氧化膜，然后将钛合金板材直接组焊成叠轧包，大大 降低了生产成本。

2、本发明采用TC1钛合金板直接组焊成叠轧包，在轧制过程中，可 利用X射线测厚仪对叠轧包厚度直接进行实时监控，有效的避免了不同材 料对测厚仪的干扰，保证了叠轧包厚度控制的准确性。同时，组焊叠轧的 加工方法，确保了加工出的钛合金薄板表面质量良好。

3、本发明采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，操作容易，易实 现工业化生产。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明叠轧包的结构示意图。

图2为本发明叠轧包的剖面图。

图3为本发明图2中A处的局部放大图。

附图标记说明:

1—TC1钛合金板一；  2—TC1钛合金板二；  3—焊接焊缝；

4—排气孔；        α—倒棱角度；      W—倒棱宽度。

具体实施方式

实施例1

结合图1、图2和图3，本实施例TC1钛合金薄板的叠轧加工方法包 括以下步骤：

步骤一、将厚度均为10mm，宽度均为1500mm，长度均为1700mm 的TC1钛合金板一1和TC1钛合金板二2同时置于辊底式加热炉中，在 温度为650℃的条件下保温20min进行表面氧化处理；

步骤二、将步骤一中表面氧化处理后的TC1钛合金板一1底部的四个 棱边均进行倒棱，将表面氧化处理后的TC1钛合金板二2顶部的四个棱边 均进行倒棱，然后将倒棱后的TC1钛合金板一1叠放于倒棱后的TC1钛 合金板二2上，之后在二氧化碳气体的保护下，将TC1钛合金板一1和 TC1钛合金板二2焊接连接，并在焊接过程中预留多个排气孔4，得到厚 度为20mm的叠轧包；本实施例中，TC1钛合金板一1的倒棱角度与TC1 钛合金板二2的倒棱角度均为α且α＝30°；所述TC1钛合金板一1的倒棱 宽度与TC1钛合金板二2的倒棱宽度均为W且W＝8mm；所预留的排气 孔4的数量为六个，六个所述排气孔4的位置分别为：沿叠轧包的长度方 向，各侧部均预留两个排气孔；沿叠轧包的宽度方向，各侧部均预留一个 排气孔；

步骤三、采用2800mm四辊可逆热轧机组对步骤二中所述叠轧包进行 轧制，并在轧制过程中采用X射线测厚仪对叠轧包的厚度进行监测，使轧 制的始轧温度为820℃，终轧温度为750℃，轧制的道次数为9道次，各 道次变形量分别为：20％，18％，15％，13％，10.5％，9.5％，9％，8.5％， 7％，轧制的总变形量为70％，轧制后叠轧包的厚度为6.0mm；

步骤四、将步骤三中轧制后的叠轧包进行去应力退火处理；所述去应 力退火的温度为750℃，所述去应力退火的时间为80min；

步骤五、将步骤四中去应力退火处理后的叠轧包进行切边处理使上下 板材分开，得到厚度为3.0mm，宽度为1500mm，表面质量良好的TC1钛 合金薄板。

本实施例采用表面氧化处理的方法使钛合金板材表面形成一层均匀 的防止轧制时粘结的氧化膜，然后将钛合金板材直接组焊成叠轧包，大大 降低了生产成本；轧制过程中，可利用X射线测厚仪对叠轧包厚度直接进 行实时监控，有效的避免了不同材料对测厚仪的干扰，保证了叠轧包厚度 控制的准确性；同时也确保了加工出的钛合金薄板表面质量良好。本实施 例采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，操作容易，易实现工业化生产。

实施例2

结合图1、图2和图3，本实施例TC1钛合金薄板的叠轧加工方法包 括以下步骤：

步骤一、将厚度均为5mm，宽度均为1000mm，长度均为1050mm的 TC1钛合金板一1和TC1钛合金板二2同时置于辊底式加热炉中，在温度 为650℃的条件下保温10min进行表面氧化处理；

步骤二、将步骤一中表面氧化处理后的TC1钛合金板一1底部的四个 棱边均进行倒棱，将表面氧化处理后的TC1钛合金板二2顶部的四个棱边 均进行倒棱，然后将倒棱后的TC1钛合金板一1叠放于倒棱后的TC1钛 合金板二2上，之后在二氧化碳气体的保护下，将TC1钛合金板一1和 TC1钛合金板二2焊接连接，并在焊接过程中预留多个排气孔4，得到厚 度为10mm的叠轧包；本实施例中，TC1钛合金板一1的倒棱角度与TC1 钛合金板二2的倒棱角度均为α且α＝26°；所述TC1钛合金板一1的倒棱 宽度与TC1钛合金板二2的倒棱宽度均为W且W＝5mm；所预留的排气 孔4的数量为六个，六个所述排气孔4的位置分别为：沿叠轧包的长度方 向，各侧部均预留两个排气孔；沿叠轧包的宽度方向，各侧部均预留一个 排气孔；

步骤三、采用2800mm四辊可逆热轧机组对步骤二中所述叠轧包进行 轧制，并在轧制过程中采用X射线测厚仪对叠轧包的厚度进行监测，使轧 制的始轧温度为880℃，终轧温度为750℃，轧制的道次数为9道次，各 道次变形量分别为：20％，19％，18.5％，17.5％，17％，16％，15％，14％， 10％，轧制的总变形量为80％，轧制后叠轧包的厚度为2.0mm；

步骤四、将步骤三中轧制后的叠轧包进行去应力退火处理；所述去应 力退火的温度为750℃，所述去应力退火的时间为40min；

步骤五、将步骤四中去应力退火处理后的叠轧包进行切边处理使上下 板材分开，得到厚度为1.0mm，宽度为1000mm，表面质量良好的TC1钛 合金薄板。

本实施例采用表面氧化处理的方法使钛合金板材表面形成一层均匀 的防止轧制时粘结的氧化膜，然后将钛合金板材直接组焊成叠轧包，大大 降低了生产成本；轧制过程中，可利用X射线测厚仪对叠轧包厚度直接进 行实时监控，有效的避免了不同材料对测厚仪的干扰，保证了叠轧包厚度 控制的准确性；同时也确保了加工出的钛合金薄板表面质量良好。本实施 例采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，操作容易，易实现工业化生产。

实施例3

结合图1、图2和图3，本实施例TC1钛合金薄板的叠轧加工方法包 括以下步骤：

步骤一、将厚度均为6mm，宽度均为1200mm，长度均为1400mm的 TC1钛合金板一1和TC1钛合金板二2同时置于辊底式加热炉中，在温度 为700℃的条件下保温10min进行表面氧化处理；

步骤二、将步骤一中表面氧化处理后的TC1钛合金板一1底部的四个 棱边均进行倒棱，将表面氧化处理后的TC1钛合金板二2顶部的四个棱边 均进行倒棱，然后将倒棱后的TC1钛合金板一1叠放于倒棱后的TC1钛 合金板二2上，之后在二氧化碳气体的保护下，将TC1钛合金板一1和 TC1钛合金板二2焊接连接，并在焊接过程中预留多个排气孔4，得到厚 度为12mm的叠轧包；本实施例中，TC1钛合金板一1的倒棱角度与TC1 钛合金板二2的倒棱角度均为α且α＝25°；所述TC1钛合金板一1的倒棱 宽度与TC1钛合金板二2的倒棱宽度均为W且W＝7mm；所预留的排气 孔4的数量为六个，六个所述排气孔4的位置分别为：沿叠轧包的长度方 向，各侧部均预留两个排气孔；沿叠轧包的宽度方向，各侧部均预留一个 排气孔；

步骤三、采用2800mm四辊可逆热轧机组对步骤二中所述叠轧包进行 轧制，并在轧制过程中采用X射线测厚仪对叠轧包的厚度进行监测，使轧 制的始轧温度为850℃，终轧温度为780℃，轧制的道次数为7道次，各 道次变形量分别为：21％，19％，18％，16％，11％，10％，5％，轧制的总 变形量为66％，轧制后叠轧包的厚度为4.0mm；

步骤四、将步骤三中轧制后的叠轧包进行去应力退火处理；所述去应 力退火的温度为800℃，所述去应力退火的时间为60min；

步骤五、将步骤四中去应力退火处理后的叠轧包进行切边处理使上下 板材分开，得到厚度为2.0mm，宽度为1200mm，表面质量良好的TC1钛 合金薄板。

本实施例采用表面氧化处理的方法使钛合金板材表面形成一层均匀 的防止轧制时粘结的氧化膜，然后将钛合金板材直接组焊成叠轧包，大大 降低了生产成本；轧制过程中，可利用X射线测厚仪对叠轧包厚度直接进 行实时监控，有效的避免了不同材料对测厚仪的干扰，保证了叠轧包厚度 控制的准确性；同时也确保了加工出的钛合金薄板表面质量良好。本实施 例采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，操作容易，易实现工业化生产。

实施例4

结合图1、图2和图3，本实施例TC1钛合金薄板的叠轧加工方法包 括以下步骤：

步骤一、将厚度均为5mm，宽度均为1200mm，长度均为1400mm的 TC1钛合金板一1和TC1钛合金板二2同时置于辊底式加热炉中，在温度 为680℃的条件下保温15min进行表面氧化处理；

步骤二、将步骤一中表面氧化处理后的TC1钛合金板一1底部的四个 棱边均进行倒棱，将表面氧化处理后的TC1钛合金板二2顶部的四个棱边 均进行倒棱，然后将倒棱后的TC1钛合金板一1叠放于倒棱后的TC1钛 合金板二2上，之后在二氧化碳气体的保护下，将TC1钛合金板一1和 TC1钛合金板二2焊接连接，并在焊接过程中预留多个排气孔4，得到厚 度为10mm的叠轧包；本实施例中，TC1钛合金板一1的倒棱角度与TC1 钛合金板二2的倒棱角度均为α且α＝25°；所述TC1钛合金板一1的倒棱 宽度与TC1钛合金板二2的倒棱宽度均为W且W＝5mm；所预留的排气 孔4的数量为六个，六个所述排气孔4的位置分别为：沿叠轧包的长度方 向，各侧部均预留两个排气孔；沿叠轧包的宽度方向，各侧部均预留一个 排气孔；

步骤三、采用2800mm四辊可逆热轧机组对步骤二中所述叠轧包进行 轧制，并在轧制过程中采用X射线测厚仪对叠轧包的厚度进行监测，使轧 制的始轧温度为880℃，终轧温度为800℃，轧制的道次数为4道次，各 道次变形量分别为：20％，12％，9％，7％，轧制的总变形量为40％，轧 制后叠轧包的厚度为6.0mm；

步骤四、将步骤三中轧制后的叠轧包进行去应力退火处理；所述去应 力退火的温度为800℃，所述去应力退火的时间为40min；

步骤五、将步骤四中去应力退火处理后的叠轧包进行切边处理使上下 板材分开，得到厚度为3.0mm，宽度为1200mm，表面质量良好的TC1钛 合金薄板。

本实施例采用表面氧化处理的方法使钛合金板材表面形成一层均匀 的防止轧制时粘结的氧化膜，然后将钛合金板材直接组焊成叠轧包，大大 降低了生产成本；轧制过程中，可利用X射线测厚仪对叠轧包厚度直接进 行实时监控，有效的避免了不同材料对测厚仪的干扰，保证了叠轧包厚度 控制的准确性；同时也确保了加工出的钛合金薄板表面质量良好。本实施 例采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，操作容易，易实现工业化生产。

实施例5

结合图1、图2和图3，本实施例TC1钛合金薄板的叠轧加工方法包 括以下步骤：

步骤一、将厚度均为10mm，宽度均为1500mm，长度均为1000mm 的TC1钛合金板一1和TC1钛合金板二2同时置于辊底式加热炉中，在 温度为650℃的条件下保温20min进行表面氧化处理；

步骤二、将步骤一中表面氧化处理后的TC1钛合金板一1底部的四个 棱边均进行倒棱，将表面氧化处理后的TC1钛合金板二2顶部的四个棱边 均进行倒棱，然后将倒棱后的TC1钛合金板一1叠放于倒棱后的TC1钛 合金板二2上，之后在二氧化碳气体的保护下，将TC1钛合金板一1和 TC1钛合金板二2焊接连接，并在焊接过程中预留多个排气孔4，得到厚 度为20mm的叠轧包；本实施例中，TC1钛合金板一1的倒棱角度与TC1 钛合金板二2的倒棱角度均为α且α＝30°；所述TC1钛合金板一1的倒棱 宽度与TC1钛合金板二2的倒棱宽度均为W且W＝9mm；所预留的排气 孔4的数量为六个，六个所述排气孔4的位置分别为：沿叠轧包的长度方 向，各侧部均预留两个排气孔；沿叠轧包的宽度方向，各侧部均预留一个 排气孔；

步骤三、采用2800mm四辊可逆热轧机组对步骤二中所述叠轧包进行 轧制，并在轧制过程中采用X射线测厚仪对叠轧包的厚度进行监测，使轧 制的始轧温度为820℃，终轧温度为750℃，轧制的道次数为10道次，各 道次变形量分别为：25％，24％，23％，21.5％，21％，20％，19％，18％， 17％，16％，轧制的总变形量为90％，轧制后叠轧包的厚度为2.0mm；

步骤四、将步骤三中轧制后的叠轧包进行去应力退火处理；所述去应 力退火的温度为750℃，所述去应力退火的时间为40min；

步骤五、将步骤四中去应力退火处理后的叠轧包进行切边处理使上下 板材分开，得到厚度为1.0mm，宽度为1500mm，表面质量良好的TC1钛 合金薄板。

本实施例采用表面氧化处理的方法使钛合金板材表面形成一层均匀 的防止轧制时粘结的氧化膜，然后将钛合金板材直接组焊成叠轧包，大大 降低了生产成本；轧制过程中，可利用X射线测厚仪对叠轧包厚度直接进 行实时监控，有效的避免了不同材料对测厚仪的干扰，保证了叠轧包厚度 控制的准确性；同时也确保了加工出的钛合金薄板表面质量良好。本实施 例采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，操作容易，易实现工业化生产。

实施例6

结合图1、图2和图3，本实施例TC1钛合金薄板的叠轧加工方法包 括以下步骤：

步骤一、将厚度均为8mm，宽度均为1400mm，长度均为1500mm的 TC1钛合金板一1和TC1钛合金板二2同时置于辊底式加热炉中，在温度 为700℃的条件下保温5min进行表面氧化处理；

步骤二、将步骤一中表面氧化处理后的TC1钛合金板一1底部的四个 棱边均进行倒棱，将表面氧化处理后的TC1钛合金板二2顶部的四个棱边 均进行倒棱，然后将倒棱后的TC1钛合金板一1叠放于倒棱后的TC1钛 合金板二2上，之后在二氧化碳气体的保护下，将TC1钛合金板一1和 TC1钛合金板二2焊接连接，并在焊接过程中预留多个排气孔4，得到厚 度为16mm的叠轧包；本实施例中，TC1钛合金板一1的倒棱角度与TC1 钛合金板二2的倒棱角度均为α且α＝28°；所述TC1钛合金板一1的倒棱 宽度与TC1钛合金板二2的倒棱宽度均为W且W＝6mm；所预留的排气 孔4的数量为六个，六个所述排气孔4的位置分别为：沿叠轧包的长度方 向，各侧部均预留两个排气孔；沿叠轧包的宽度方向，各侧部均预留一个 排气孔；

步骤三、采用2800mm四辊可逆热轧机组对步骤二中所述叠轧包进行 轧制，并在轧制过程中采用X射线测厚仪对叠轧包的厚度进行监测，使轧 制的始轧温度为880℃，终轧温度为780℃，轧制的道次数为10道次，各 道次变形量分别为：22％，20％，20％，19％，18％，15％，13％，11.5％， 8％，6％，轧制的总变形量为81％，轧制后叠轧包的厚度为3.0mm；

步骤四、将步骤三中轧制后的叠轧包进行去应力退火处理；所述去应 力退火的温度为700℃，所述去应力退火的时间为60min；

步骤五、将步骤四中去应力退火处理后的叠轧包进行切边处理使上下 板材分开，得到厚度为1.5mm，宽度为1400mm，表面质量良好的TC1钛 合金薄板。

本实施例采用表面氧化处理的方法使钛合金板材表面形成一层均匀 的防止轧制时粘结的氧化膜，然后将钛合金板材直接组焊成叠轧包，大大 降低了生产成本；轧制过程中，可利用X射线测厚仪对叠轧包厚度直接进 行实时监控，有效的避免了不同材料对测厚仪的干扰，保证了叠轧包厚度 控制的准确性；同时也确保了加工出的钛合金薄板表面质量良好。本实施 例采用热轧生产出钛合金薄板，工艺简单，操作容易，易实现工业化生产。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡 是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变 化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。