CN103934301B - 一种超塑成形用tc4钛合金板材的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，包括以下步骤：一、将TC4钛合金板坯加热后进行第一轧制，得到第一半成品板坯；二、将第一半成品板坯加热后进行第二轧制，得到第二半成品板坯；三、进行β淬火处理；四、加热后进行第三轧制，得到第三半成品板坯；五、进行中间退火处理；六、送入冷轧机中进行第四轧制，得到第四半成品板坯；七、进行成品退火处理，得到厚度为1.2mm～4mm的超塑成形用TC4钛合金板材。本发明通过量化控制生产过程的加热温度、轧制变形量、退火和淬火处理，最终制备出横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，机械性能优异的超塑成形用TC4钛合金板材。

Description

一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法。

背景技术

钛合金具有质轻、比强度高、耐蚀等特点，广泛应用于航空、航天、船舶、化工、电力、冶金、环保等行业。TC4（Ti-6Al-4V）钛合金的主要特点是优异的综合性能和良好的工艺特性，但其切削加工性能差，特别是制成形状成复杂的零件，成品率很低。而超塑性加工则对提高其成品率十分有效。近年来，采用超塑性成形工艺（SPF）制备出综合性能良好的钛合金，也就成为热门研究方向之一。TC4钛合金以其优异的超塑性能而被认为是应用前景最好的结构钛合金。

而目前常规方法生产的TC4钛合金板材，常出现由于组织不均匀而引起的如“条状组织”、“带状组织”、“肋条组织”等所谓的异常组织，这种组织不均匀性导致板材宏观机械性质不均匀，尤其使弯曲性能变坏。不能满足超塑性成形的要求。因此，亟需研发一种适用于超塑成形加工的TC4钛合金板材的加工方法。

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，提供一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法。该方法通过对轧制火次、每火次总变形量、β淬火工艺以及轧制方向进行综合控制，最终得到横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，机械性能优异，完全满足超塑成形加工技术要求的TC4钛合金板材。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将厚度为110mm～160mm的TC4钛合金板坯在温度为920℃～960℃的加热炉中保温110min～190min，然后送入热轧机中进行第一轧制，得到第一半成品板坯；所述第一轧制为单向轧制，所述第一轧制的总变形量为60%～70%；

步骤二、将步骤一中所述第一半成品板坯剪切后置于温度为900℃～940℃的加热炉中保温30min～80min，然后送入热轧机中进行第二轧制，得到第二半成品板坯；所述第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直，所述第二轧制的总变形量为60%～70%；

步骤三、将步骤二中所述第二半成品板坯剪切后进行β淬火处理；所述β淬火处理的具体过程为：将剪切后的第二半成品板坯在温度为β相变点以上20℃～50℃的条件下保温10min～25min后水冷至60℃以下；

步骤四、将步骤三中经β淬火处理后的第二半成品板坯在温度为880℃～920℃的加热炉中保温10min～35min，然后送入热轧机中进行第三轧制，得到第三半成品板坯；所述第三轧制的轧制方向与第二轧制的轧制方向垂直，所述第三轧制的总变形量为60%～70%；

步骤五、将步骤四中所述第三半成品板坯进行中间退火处理；

步骤六、将步骤五中经中间退火处理后的第三半成品板坯送入冷轧机中进行第四轧制，得到厚度为1.2mm～4mm的第四半成品板坯；所述第四轧制的轧制方向与第三轧制的轧制方向平行；

步骤七、将步骤六中所述第四半成品板坯进行成品退火处理，得到厚度为1.2mm～4mm，平均晶粒尺寸不大于8μm，且在20℃室温条件下的抗拉强度不小于930MPa，屈服强度不小于880MPa，延伸率不小于15%的超塑成形用TC4钛合金板材。

上述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤一中所述第一轧制的道次数为6～8道次，所述第一轧制的道次变形量为10%～30%，所述第一轧制的轧制速率为1m/s～2m/s。

上述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤二中所述第二轧制的道次数为6～8道次，所述第二轧制的道次变形量为10%～30%，所述第二轧制的轧制速率为1m/s～2m/s。

上述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤四中所述第三轧制的道次数为4～6道次，所述第三轧制的道次变形量为15%～30%，所述第三轧制的轧制速率为1m/s～3m/s。

上述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤五中所述中间退火处理的温度为750℃～850℃，所述中间退火处理的时间为30min～60min。

上述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤六中所述第四轧制分2～3个轧程完成，各轧程的变形量均为15%～27%。

上述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤七中所述成品退火处理的温度为750℃～850℃，所述成品退火处理的时间为30min～60min。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明将第二轧制与第一轧制的轧制方向保持垂直，并通过控制第一轧制和第二轧制的每火次总变形量均为60%～70%，且控制第一轧制和第二轧制的道次变形量，以减小板材的各向异性，使板材在横、纵向的晶粒破碎程度一致。

2、本发明采用β淬火处理工艺，将半成品板材加热到略高于β转变温度，然后通过浸水迅速冷却至低于转变温度，有效消除了轧制过程形成的条绒沟及各向异性。

3、本发明在β淬火后进行第三轧制，并采用道次变形量不低于15%的大变形轧制工艺，使淬火组织完全破碎。后续又经过2～3个轧程的冷轧变形，使晶粒得到进一步破碎，最终获得横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，晶粒尺寸细小，机械性能优异的TC4钛合金板材。

4、采用本发明方法制备的TC4钛合金板材的室温机械性能和组织均优异，其在室温（20℃）条件下的拉伸强度≥930MPa，屈服强度≥880MPa，延伸率≥15%；在高温（400℃）条件下的拉伸强度达到650～680MPa。其横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，平均晶粒尺寸≤8μm；超声探伤符合GJB3384-98“金属薄板兰姆波检验方法”标准要求。

5、本发明技术方案完整，通过量化控制生产过程的加热温度、每火次总变形量、道次变形量、β淬火、中间退火和成品退火处理，使TC4钛合金板材的质量得到了保障，所生产的TC4钛合金板材完全满足超塑成形加工的技术要求。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1

本实施例超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为160mm（厚）×800mm（宽）×1200mm（长）的TC4钛合金板坯置于加热炉中加热，使TC4钛合金板坯升温至960℃后保温190min，然后将加热的TC4钛合金板坯送入热轧机中进行6道次的第一轧制，保持第一轧制为单向轧制，保持轧制速率为1m/s，各道次变形量分别为11.88%，16.31%，15.31%，13.25%，11.11%，总变形量为60%，得到尺寸为64mm（厚）×800mm（宽）×3000mm（长）的第一半成品板坯；

步骤二、将步骤一中所述第一半成品板坯剪切至尺寸为64mm（厚）×800mm（宽）×1150mm（长），再将剪切后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，使第一半成品板坯升温至940℃后保温80min，然后将加热的第一半成品板坯送入热轧机中进行6道次的第二轧制，保持第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为1m/s，各道次变形量分别为15.63%，16.67%，17.78%，13.51%，12.5%，10.7%，总变形量为60.9%，得到尺寸为25mm（厚）×1150mm（宽）×2048mm（长）的第二半成品板坯；

步骤三、将步骤二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为25mm（厚）×1150mm（宽）×900mm（长），然后将剪切后的第二半成品板坯加热到β转变温度以上50℃，保温25min，然后通过浸水冷却，使第二半成品板坯以135℃/s的平均冷却速度快速冷却至60℃以下；

步骤四、将步骤三中经β淬火处理后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，使第二半成品板坯升温至920℃后保温35min，然后将加热的第二半成品板坯送入热轧机中进行4道次的第三轧制，保持第三轧制的轧制方向与第二轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为1m/s，各道次变形量分别为24%，23.68%，20.69%，17.39%，总变形量为62%，得到尺寸为9.5mm（厚）×900mm（宽）×3026.3mm（长）的第三半成品板坯；

步骤五、将步骤四中所述第三半成品板坯进行中间退火处理，具体过程为：将第三半成品板坯置于退火炉中，在温度为800℃的条件下保温60min后自然冷却；

步骤六、将步骤五中经中间退火处理后的第三半成品板坯送入冷轧机中进行3个轧程的第四轧制，保持第四轧制的轧制方向与第三轧制的轧制方向平行，各个轧程的变形量均为25%，得到尺寸为4mm（厚）×900mm（宽）×7187.5mm（长）的第四半成品板坯；

步骤七、将步骤六中所述第四半成品板坯进行成品退火处理，具体过程为：将第四半成品板坯置于退火炉中，在温度为800℃的条件下保温60min后自然冷却，最终得到尺寸为4mm（厚）×900mm（宽）×7187.5mm（长）的超塑成形用TC4钛合金板材。

采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材完全满足超塑成形加工的技术要求。采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材在室温（20℃）条件下的拉伸强度970MPa，屈服强度940MPa，延伸率16%；在高温（400℃）条件下的拉伸强度达到670MPa；其横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，平均晶粒尺寸为7μm；超声探伤符合GJB3384-98“金属薄板兰姆波检验方法”的标准要求。

实施例2

本实施例超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为135mm（厚）×1000mm（宽）×1200mm（长）的TC4钛合金板坯置于加热炉中加热，使TC4钛合金板坯升温至950℃后保温150min，然后将加热的TC4钛合金板坯送入热轧机中进行6道次的第一轧制，保持第一轧制为单向轧制，保持轧制速率为1.5m/s，各道次变形量分别为10%，15.64%，16.59%，17.54%，17.02%，14.53%，总变形量为62.96%，得到尺寸为50mm（厚）×1000mm（宽）×3240mm（长）的第一半成品板坯；

步骤二、将步骤一中所述第一半成品板坯剪切至尺寸为50mm（厚）×1000mm（宽）×1500mm（长），再将剪切后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，使第一半成品板坯升温至920℃后保温60min，然后将加热的第一半成品板坯送入热轧机中进行6道次的第二轧制，保持第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为1m/s，各道次变形量分别为10%，17.78%，21.62%，20.69%，13.04%，12.5%，总变形量为65%，得到尺寸为17.5mm（厚）×1500mm（宽）×2857mm（长）的第二半成品板坯；

步骤三、将步骤二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为17.5mm（厚）×1500mm（宽）×1150mm（长），然后将剪切后的第二半成品板坯加热到β转变温度以上40℃，保温18min，然后通过浸水冷却，使第二半成品板坯以135℃/s的平均冷却速度快速冷却至60℃以下；

步骤四、将步骤三中经β淬火处理后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，使第二半成品板坯升温至900℃后保温22.5min，然后将加热的第二半成品板坯送入热轧机中进行5道次的第三轧制，保持第三轧制的轧制方向与第二轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为3m/s，各道次变形量分别为20%，20%，19.64%，20.28%，15%，总变形量为65.1%，得到尺寸为6.1mm（厚）×1150mm（宽）×4303.3mm（长）的第三半成品板坯；

步骤五、将步骤四中所述第三半成品板坯进行中间退火处理，具体过程为：将第三半成品板坯置于退火炉中，在温度为820℃的条件下保温45min后自然冷却；

步骤六、将步骤五中经中间退火处理后的第三半成品板坯送入冷轧机中进行3个轧程的第四轧制，保持第四轧制的轧制方向与第三轧制的轧制方向平行，各个轧程的变形量均为21%，得到尺寸为3mm（厚）×1150mm（宽）×8750mm（长）的第四半成品板坯；

步骤七、将步骤六中所述第四半成品板坯进行成品退火处理，具体过程为：将第四半成品板坯置于退火炉中，在温度为830℃的条件下保温50min后自然冷却，最终得到尺寸为3mm（厚）×1150mm（宽）×8750mm（长）的超塑成形用TC4钛合金板材。

采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材完全满足超塑成形加工的技术要求。采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材在室温（20℃）条件下的拉伸强度960MPa，屈服强度945MPa，延伸率15%；在高温（400℃）条件下的拉伸强度达到660MPa；其横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，平均晶粒尺寸为7.1μm；超声探伤符合GJB3384-98“金属薄板兰姆波检验方法”标准要求。

实施例3

本实施例超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为150mm（厚）×800mm（宽）×1000mm（长）的TC4钛合金板坯置于加热炉中加热，使TC4钛合金板坯升温至940℃后保温175min，然后将加热的TC4钛合金板坯送入热轧机中进行7道次的第一轧制，保持第一轧制为单向轧制，保持轧制速率为1.5m/s，各道次变形量分别为10.7%，15.2%，16.04%，16.85%，14.86%，12.69%，10.94%，总变形量为65%，得到尺寸为52.5mm（厚）×800mm（宽）×2857.1mm（长）的第一半成品板坯；

步骤二、将步骤一中所述第一半成品板坯剪切至尺寸为52.5mm（厚）×800mm（宽）×1000mm（长），再将剪切后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，使第一半成品板坯升温至920℃后保温65min，然后将加热的第一半成品板坯送入热轧机中进行6道次的第二轧制，保持第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为2m/s，各道次变形量分别为15%，15.7%，15.96%，15.82%，11.28%，11.02%，总变形量为60%，得到尺寸为21mm（厚）×1000mm（宽）×2000mm（长）的第二半成品板坯；

步骤三、将步骤二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为21mm（厚）×1000mm（宽）×800mm（长），然后将剪切后的第二半成品板坯加热到β转变温度以上45℃，保温21min，然后通过浸水冷却，使第二半成品板坯以135℃/s的平均冷却速度快速冷却至60℃以下；

步骤四、将步骤三中经β淬火处理后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，使第二半成品板坯升温至900℃后保温21min，然后将加热的第二半成品板坯送入热轧机中进行5道次的第三轧制，保持第三轧制的轧制方向与第二轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为2.5m/s，各道次变形量分别为30%，25.17%，18.18%，16.67%，16%，总变形量为70%，得到尺寸为6.3mm（厚）×800mm（宽）×3333.3mm（长）的第三半成品板坯；

步骤五、将步骤四中所述第三半成品板坯进行中间退火处理，具体过程为：将第三半成品板坯置于退火炉中，在温度为850℃的条件下保温50min后自然冷却；

步骤六、将步骤五中经中间退火处理后的第三半成品板坯送入冷轧机中进行3个轧程的第四轧制，保持第四轧制的轧制方向与第三轧制的轧制方向平行，各个轧程的变形量均为25.5%，得到尺寸为2.6mm（厚）×800mm（宽）×8076.9mm（长）的第四半成品板坯；

步骤七、将步骤六中所述第四半成品板坯进行成品退火处理，具体过程为：将第四半成品板坯置于退火炉中，在温度为850℃的条件下保温45min后自然冷却，最终得到尺寸为2.6mm（厚）×800mm（宽）×8076.8mm（长）的超塑成形用TC4钛合金板材。

采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材在室温（20℃）条件下的拉伸强度980MPa，屈服强度950MPa，延伸率16%；在高温（400℃）条件下的拉伸强度达到665MPa；其横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，平均晶粒尺寸为6.5μm；超声探伤符合GJB3384-98“金属薄板兰姆波检验方法”标准要求。

采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材完全满足超塑成形加工的技术要求。

实施例4

本实施例超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为140mm（厚）×1200mm（宽）×1200mm（长）的TC4钛合金板坯置于加热炉中加热，使TC4钛合金板坯升温至920℃后保温155min，然后将加热的TC4钛合金板坯送入热轧机中进行6道次的第一轧制，保持第一轧制为单向轧制，保持轧制速率为1.5m/s，各道次变形量分别为12%，17.42%，20%，17.24%，15.28%，15%，总变形量为65.4%，得到尺寸为48.5mm（厚）×1200mm（宽）×3463.9mm（长）的第一半成品板坯；

步骤二、将步骤一中所述第一半成品板坯剪切至尺寸为48.5mm（厚）×1200mm（宽）×800mm（长），再将剪切后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，使第一半成品板坯升温至900℃后保温60min，然后将加热的第一半成品板坯送入热轧机中进行6道次的第二轧制，保持第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为2m/s，各道次变形量分别为30%，23.53%，15.38%，13.64%，12.11%，10.18%，总变形量为69.1%，得到尺寸为15mm（厚）×800mm（宽）×3880mm（长）的第二半成品板坯；

步骤三、将步骤二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为15mm（厚）×800mm（宽）×1000mm（长），然后将剪切后的第二半成品板坯加热到β转变温度以上35℃，保温15min，然后通过浸水冷却，使第二半成品板坯以135℃/s的平均冷却速度快速冷却至60℃以下；

步骤四、将步骤三中经β淬火处理后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，使第二半成品板坯升温至890℃后保温20min，然后将加热的第二半成品板坯送入热轧机中进行5道次的第三轧制，保持第三轧制的轧制方向与第二轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为3m/s，各道次变形量分别为20%，18.33%，17.35%，17.28%，16.42%，总变形量为62.7%，得到尺寸为5.6mm（厚）×1000mm（宽）×2142.9mm（长）的第三半成品板坯；

步骤五、将步骤四中所述第三半成品板坯进行中间退火处理，具体过程为：将第三半成品板坯置于退火炉中，在温度为780℃的条件下保温60min后自然冷却；

步骤六、将步骤五中经中间退火处理后的第三半成品板坯送入冷轧机中进行2个轧程的第四轧制，保持第四轧制的轧制方向与第三轧制的轧制方向平行，其中第一个轧程的变形量为15.9%，第二个轧程的变形量为15%，得到尺寸为4mm（厚）×1000mm（宽）×3000mm（长）的第四半成品板坯；

步骤七、将步骤六中所述第四半成品板坯进行成品退火处理，具体过程为：将第四半成品板坯置于退火炉中，在温度为750℃的条件下保温60min后自然冷却，最终得到尺寸为4mm（厚）×1000mm（宽）×3000mm（长）的超塑成形用TC4钛合金板材。

采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材在室温（20℃）条件下的拉伸强度965MPa，屈服强度940MPa，延伸率15%；在高温（400℃）条件下的拉伸强度达到650MPa；其横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，平均晶粒尺寸为6.0μm；超声探伤符合GJB3384-98“金属薄板兰姆波检验方法”标准要求。

实施例5

本实施例超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为160mm（厚）×800mm（宽）×800mm（长）的TC4钛合金板坯置于加热炉中加热，使TC4钛合金板坯升温至940℃后保温190min，然后将加热的TC4钛合金板坯送入热轧机中进行8道次的第一轧制，保持第一轧制为单向轧制，保持轧制速率为2m/s，各道次变形量分别为12.5%，20%，19.4%，14.42%，14.61%，14.47%，13.85%，14.92%，总变形量为70%，得到尺寸为48mm（厚）×800mm（宽）×2666.7mm（长）的第一半成品板坯；

步骤二、将步骤一中所述第一半成品板坯剪切至尺寸为48mm（厚）×800mm（宽）×1200mm（长），再将剪切后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，使第一半成品板坯升温至910℃后保温55min，然后将加热的第一半成品板坯送入热轧机中进行7道次的第二轧制，保持第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为1.5m/s，各道次变形量分别为20%，18.23%，17.52%，15.44%，13.7%，13.23%，12.2%，总变形量为70%，得到尺寸为14.4mm（厚）×1200mm（宽）×2666.7mm（长）的第二半成品板坯；

步骤三、将步骤二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为14.4mm（厚）×1200mm（宽）×1500mm（长），然后将剪切后的第二半成品板坯加热到β转变温度以上30℃，保温15min，然后通过浸水冷却，使第二半成品板坯以135℃/s的平均冷却速度快速冷却至60℃以下；

步骤四、将步骤三中经β淬火处理后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，使第二半成品板坯升温至880℃后保温20min，然后将加热的第二半成品板坯送入热轧机中进行6道次的第三轧制，保持第三轧制的轧制方向与第二轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为2m/s，各道次变形量分别为15.97%，19.01%，18.37%，17.5%，18.18%，18.52%，总变形量为69.4%，得到尺寸为4.4mm（厚）×1500mm（宽）×3927mm（长）的第三半成品板坯；

步骤五、将步骤四中所述第三半成品板坯进行中间退火处理，具体过程为：将第三半成品板坯置于退火炉中，在温度为750℃的条件下保温43min后自然冷却；

步骤六、将步骤五中经中间退火处理后的第三半成品板坯送入冷轧机中进行2个轧程的第四轧制，保持第四轧制的轧制方向与第三轧制的轧制方向平行，各个轧程的变形量均为17.3%，得到尺寸为3.0mm（厚）×1500mm（宽）×5759.6mm（长）的第四半成品板坯；

步骤七、将步骤六中所述第四半成品板坯进行成品退火处理，具体过程为：将第四半成品板坯置于退火炉中，在温度为850℃的条件下保温40min后自然冷却，最终得到尺寸为3.0mm（厚）×1500mm（宽）×5759.6mm（长）的超塑成形用TC4钛合金板材。

采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材完全满足超塑成形加工的技术要求。采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材在室温（20℃）条件下的拉伸强度980MPa，屈服强度955MPa，延伸率17%；在高温（400℃）条件下的拉伸强度达到680MPa；其横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，平均晶粒尺寸为6.3μm；超声探伤符合GJB3384-98“金属薄板兰姆波检验方法”标准要求。

实施例6

本实施例超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法包括以下步骤：

步骤一、将尺寸为110mm（厚）×800mm（宽）×1000mm（长）的TC4钛合金板坯置于加热炉中加热，使TC4钛合金板坯升温至940℃后保温110min，然后将加热的TC4钛合金板坯送入热轧机中进行6道次的第一轧制，保持第一轧制为单向轧制，保持轧制速率为1.5m/s，各道次变形量分别为30%，18.18%，17.46%，15.38%，13.64%，13.16%，总变形量为70%，得到尺寸为33mm（厚）×800mm（宽）×3333.3mm（长）的第一半成品板坯；

步骤二、将步骤一中所述第一半成品板坯剪切至尺寸为33mm（厚）×800mm（宽）×1200mm（长），再将剪切后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，使第一半成品板坯升温至900℃后保温30min，然后将加热的第一半成品板坯送入热轧机中进行8道次的第二轧制，保持第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为2m/s，各道次变形量分别为15.15%，14.29%，14.58%，14.63%，14.29%，13.33%，13.85%，10.71%，总变形量为69.7%，得到尺寸为10mm（厚）×1200mm（宽）×2640mm（长）的第二半成品板坯；

步骤三、将步骤二中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为10mm（厚）×1200mm（宽）×800mm（长），然后将剪切后的第二半成品板坯加热到β转变温度以上20℃，保温10min，然后通过浸水冷却，使其以135℃/s的平均冷却速度快速冷却至60℃以下；

步骤四、将步骤三中经β淬火处理后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，使第二半成品板坯升温至910℃后保温10min，然后将加热的第二半成品板坯送入热轧机中进行4道次的第三轧制，保持第三轧制的轧制方向与第二轧制的轧制方向垂直，保持轧制速率为3m/s，各道次变形量分别为30%，28.57%，22%，23.08%，总变形量为70%，得到尺寸为3mm（厚）×800mm（宽）×4000mm（长）的第三半成品板坯；

步骤五、将步骤四中所述第三半成品板坯进行中间退火处理，具体过程为：将第三半成品板坯置于退火炉中，在温度为800℃的条件下保温30min后自然冷却；

步骤六、将步骤五中经中间退火处理后的第三半成品板坯送入冷轧机中进行3个轧程的第四轧制，保持第四轧制的轧制方向与第三轧制的轧制方向平行，其中前两个轧程的变形量均为27%，第三个轧程的变形量为25%，得到尺寸为1.2mm（厚）×800mm（宽）×10000mm（长）的第四半成品板坯；

步骤七、将步骤六中所述第四半成品板坯进行成品退火处理，具体过程为：将第四半成品板坯置于退火炉中，在温度为810℃的条件下保温30min后自然冷却，最终得到尺寸为1.2mm（厚）×800mm（宽）×10000mm（长）的超塑成形用TC4钛合金板材。

采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材完全满足超塑成形加工的技术要求。采用本实施例加工生产的TC4钛合金板材在室温（20℃）条件下的拉伸强度930MPa，屈服强度880MPa，延伸率18%；在高温（400℃）条件下的拉伸强度达到660MPa；其横纵向晶粒为等轴化、均匀化分布，平均晶粒尺寸为5.8μm；超声探伤符合GJB3384-98“金属薄板兰姆波检验方法”标准要求。

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。

Claims (6)

1.一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将厚度为110mm～160mm的TC4钛合金板坯在温度为920℃～960℃的加热炉中保温110min～190min，然后送入热轧机中进行第一轧制，得到第一半成品板坯；所述第一轧制为单向轧制，所述第一轧制的总变形量为60％～70％；

步骤二、将步骤一中所述第一半成品板坯剪切后置于温度为900℃～940℃的加热炉中保温30min～80min，然后送入热轧机中进行第二轧制，得到第二半成品板坯；所述第二轧制的轧制方向与第一轧制的轧制方向垂直，所述第二轧制的总变形量为60％～70％；

步骤三、将步骤二中所述第二半成品板坯剪切后进行β淬火处理；所述β淬火处理的具体过程为：将剪切后的第二半成品板坯在温度为β相变点以上20℃～50℃的条件下保温10min～25min后水冷至60℃以下；

步骤四、将步骤三中经β淬火处理后的第二半成品板坯在温度为880℃～920℃的加热炉中保温10min～35min，然后送入热轧机中进行第三轧制，得到第三半成品板坯；所述第三轧制的轧制方向与第二轧制的轧制方向垂直，所述第三轧制的总变形量为60％～70％；

步骤五、将步骤四中所述第三半成品板坯进行中间退火处理；

步骤六、将步骤五中经中间退火处理后的第三半成品板坯送入冷轧机中进行第四轧制，得到厚度为1.2mm～4mm的第四半成品板坯；所述第四轧制的轧制方向与第三轧制的轧制方向平行；所述第四轧制分2～3个轧程完成，各轧程的变形量均为15％～27％；

步骤七、将步骤六中所述第四半成品板坯进行成品退火处理，得到厚度为1.2mm～4mm，平均晶粒尺寸不大于8μm，且在20℃室温条件下的抗拉强度不小于930MPa，屈服强度不小于880MPa，延伸率不小于15％的超塑成形用TC4钛合金板材。

2.根据权利要求1所述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤一中所述第一轧制的道次数为6～8道次，所述第一轧制的道次变形量为10％～30％，所述第一轧制的轧制速率为1m/s～2m/s。

3.根据权利要求1所述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤二中所述第二轧制的道次数为6～8道次，所述第二轧制的道次变形量为10％～30％，所述第二轧制的轧制速率为1m/s～2m/s。

4.根据权利要求1所述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤四中所述第三轧制的道次数为4～6道次，所述第三轧制的道次变形量为15％～30％，所述第三轧制的轧制速率为1m/s～3m/s。

5.根据权利要求1所述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤五中所述中间退火处理的温度为750℃～850℃，所述中间退火处理的时间为30min～60min。

6.根据权利要求1所述的一种超塑成形用TC4钛合金板材的加工方法，其特征在于，步骤七中所述成品退火处理的温度为750℃～850℃，所述成品退火处理的时间为30min～60min。