CN106925612A - 一种高尺寸精度ta15钛合金宽幅中厚板材的加工方法 - Google Patents

一种高尺寸精度ta15钛合金宽幅中厚板材的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，该方法为：一、将TA15钛合金板坯置于加热炉中，进行第一加热处理；二、将TA15钛合金板坯送入热轧机中进行第一轧制，得到第一半成品板坯；三、将第一半成品板坯切割后置于加热炉中，进行第二加热处理；四、将TA15钛合金板坯送入热轧机中进行第二轧制，得到第二半成品板坯；五、将第二半成品板坯剪切后置于加热炉中，进行第三加热处理；六、将第二半成品板坯送入热轧机中进行第三轧制，得到第三半成品板坯；七、成品退火处理，得到TA15钛合金板材。本发明的加工方法可控性强，制备的TA15中厚板材的横纵向组织均匀，力学性能各向异性小，厚度尺寸精度高。

Description

一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法
技术领域
本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法。
背景技术
TA15钛合金，其名义化学成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，是一种中强度级别的钛合金，具有良好的综合力学性能和工艺性能。TA15钛合金主要通过α稳定元素Al得到强化，同时也加入了一定量的中性元素Zr以及β稳定元素Mo和V可以改善工艺性能。该合金属于高Al当量的近α形钛合金，具有α型钛合金良好的热强性和可焊性，也具有接近α+β型钛合金的工艺塑性。
TA15钛合金其强度、断裂韧性、疲劳极限、抗应力腐蚀能力略高于TA15钛合金，该合金长时间工作温度可达500℃，主要制造500℃以下长时间工作的结构零件和焊接承力零部件，可作为飞机结构钛合金用材，用于制造飞机隔框、壁板等工作温度较高、受力较复杂的重要结构零件，其在航空制造工业中应用越来越广泛。而板材作为其重要的结构形式应用越来广泛，主要应用于发动机机匣、焊接承力框等航空用关键构件。
而目前常规方法生产的TA15中厚板由于厚差大，组织和力学性能各向异性大，一般横纵向屈服强度差值可以达到70～120MPa。因此采用现有的常规方法生产的TA15中厚板材已不能满足航空用钛合金板材高尺寸精度，横纵向组织均匀，横纵向力学性能差异小的要求。
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，提供了一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法。该加工方法通过对轧制温度、火次变形量、道次变形量、辊形以及轧制方向的综合控制，最终得到横纵向组织均匀，力学性能各向异性小，厚度尺寸精度高的TA15中厚板材。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为100mm～200mm的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-60)℃～(Tβ-40)℃的条件下保温100min～230min进行第一加热处理，Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15钛合金板坯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50％～70％；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯切割后置于加热炉中，在温度为(Tβ-80)℃～(Tβ-60)℃的条件下保温30min～100min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后的TA15钛合金板坯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50％～70％；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯剪切后置于加热炉中，在温度为(Tβ-100)℃～(Tβ-80)℃的条件下保温10min～50min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯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40％～60％；所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，得到厚度为4mm～30mm，宽度为1000mm～2500mm，厚度尺寸偏差不超过±0.1×H/4×B/1000，各向异性小的TA15钛合金板材，其中H为TA15钛合金板材的厚度，单位为mm，B为TA15钛合金板材的宽度，B的单位为mm；且在20℃室温条件下所述TA15钛合金板材的抗拉强度不小于940MPa，屈服强度不小于880MPa，延伸率不小于10％。
上述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，步骤二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。
上述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，步骤四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。
上述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，步骤六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5％～20％，所述第三轧制的轧制速率为1m/s～3m/s。
上述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，所述第三轧制的最后两道次的轧制力均为1200t～1500t。
上述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，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(H+30)min～(H+60)min。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用三火次轧制，在前两火次采用大变形换向轧制，控制每火次总变形量接近，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。在第三火次采用相对较小的火次变形量和道次变形量，使板材晶粒进一步破碎的同时获得了良好的板形和同板差，采用本发明可以加工出厚度为4mm～30mm，宽度为1000mm～2500mm的高尺寸精度的TA15钛合金宽幅板材，填补了国内TA15钛合金宽幅板材的空白。
2、本发明在第三火次轧制时上下工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；使板材获得良好的横向厚差，同时控制最后两道次轧制力在1200t～1500t，使板材目标厚度得到精确控制，最终获得高尺寸精度的TA15宽幅钛合金板材。
3、采用本发明方法制备的TA15钛合金板材横纵向组织均匀，各向异性小，其在室温(20℃)条件下的拉伸强度≥930MPa，屈服强度≥880MPa，延伸率≥10％。
4、本发明方法技术方案完整，通过量化地控制生产过程的加热温度、道次变形量、每火次总变形量、轧辊辊形和退火处理，使TA15钛合金板材的质量得到了保障，所生产的TA15钛合金板材满足航空用关键构件的技术要求。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例加工高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的方法包括以下步骤：
步骤一、将尺寸为160mm(厚)×1000mm(宽)×1200mm(长)的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-50)℃的条件下保温165min进行第一加热处理；Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15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10.00％，16.30％，17.70％，17.20％，12.99％，10.45％，总变形量为62.5％，得到尺寸为60mm(厚)×1000mm(宽)×3200mm(长)的第一半成品板坯；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯切至尺寸为60mm(厚)×1000mm(宽)×1067mm(长)，再将切割后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-65)℃的条件下保温60min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后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1.5m/s，各道次变形量分别为20.00％，20.83％，21.05％，20.00％，16.67％，10.00％，总变形量为70％，得到尺寸为18mm(厚)×1067mm(宽)×3333mm(长)的第二半成品板坯；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为18mm(厚)×1067mm(宽)×1111mm(长)，再将剪切后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-90)℃的条件下保温18min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯送入热轧机中进行4道次的第三轧制，所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；最后两道次轧制力控制在1200t～1500t；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19.44％，17.24％，16.67％，10.00％，总变形量为50％，得到尺寸为9.0mm(厚)×1111mm(宽)×2134mm(长)的第三半成品板坯；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，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54min后在空气自然冷却，最终得到尺寸为9mm(厚)×1111mm(宽)×2134mm(长)的TA15钛合金中厚板材。
采用本实施例加工的TA15钛合金宽幅中厚板材在室温(20℃)条件下的横向拉伸强度980MPa，纵向拉伸强度985MPa，横向屈服强度945MPa，纵向屈服强度923MPa，横向延伸率12％，纵向延伸率13％，厚度尺寸偏差不超过±0.25mm。
实施例2
本实施例加工高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的方法包括以下步骤：
步骤一、将尺寸为180mm(厚)×800mm(宽)×800mm(长)的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-40)℃的条件下保温200min进行第一加热处理；Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15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10.00％，11.73％，11.89％，11.11％，10.71％，10.00％，10.00％，总变形量为55％，得到尺寸为81mm(厚)×800mm(宽)×1777mm(长)的第一半成品板坯；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-70)℃的条件下保温54min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后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2.0m/s，各道次变形量分别为11.11％，11.11％，10.94％，10.53％，10.78％，10.99％，总变形量为50％，得到尺寸为40.5mm(厚)×1777mm(宽)×1600mm(长)的第二半成品板坯；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-100)℃的条件下保温41min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯送入热轧机中进行5道次的第三轧制，所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；最后两道次轧制力控制在1200t～1500t；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17.28％，17.91％，20.00％，13.64％，10.53％，总变形量为58％，得到尺寸为17.0mm(厚)×1600mm(宽)×4233mm(长)的第三半成品板坯；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，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62min后在空气自然冷却，最终得到尺寸为17mm(厚)×1600mm(宽)×4233mm(长)的TA15钛合金中厚板材；
采用本实施例加工的TA15钛合金宽幅中厚板材在室温(20℃)条件下的横向拉伸强度1040MPa，纵向拉伸强度1060MPa，横向屈服强度1003MPa，纵向屈服强度1012MPa，横向延伸率12％，纵向延伸率12％。厚度尺寸偏差不超过±0.35mm。
实施例3
本实施例加工高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的方法包括以下步骤：
步骤一、将尺寸为200mm(厚)×875mm(宽)×1000mm(长)的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-40)℃的条件下保温230min进行第一加热处理；Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15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10.00％，11.67％，11.32％，11.35％，10.40％，10.71％，总变形量为50％，得到尺寸为100mm(厚)×875mm(宽)×2000mm(长)的第一半成品板坯；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-60)℃的条件下保温100min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后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1.5m/s，各道次变形量分别为11.00％，11.24％，11.39％，10.00％，11.11％，10.71％，总变形量为50％，得到尺寸为50mm(厚)×2000mm(宽)×1750mm(长)的第二半成品板坯；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-80)℃的条件下保温50min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯送入热轧机中进行5道次的第三轧制，所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；最后两道次轧制力控制在1200t～1500t；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12.50％，13.14％，10.53％，7.12％，5.00％，总变形量为40％，得到尺寸为30.0mm(厚)×1750mm(宽)×3333mm(长)的第三半成品板坯；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，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90min后在空气自然冷却，最终得到尺寸为30mm(厚)×1750mm(宽)×3333mm(长)的TA15钛合金中厚板材；
采用本实施例加工的TA15钛合金宽幅中厚板材在室温(20℃)条件下的横向拉伸强度1030MPa，纵向拉伸强度1035MPa，横向屈服强度998MPa，纵向屈服强度970MPa，横向延伸率13％，纵向延伸率14％。厚度尺寸偏差不超过±0.5mm。
实施例4
本实施例加工高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的方法包括以下步骤：
步骤一、将尺寸为100mm(厚)×1300mm(宽)×1300mm(长)的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-60)℃的条件下保温100min进行第一加热处理；Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15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2m/s，各道次变形量分别为30.00％，20.00％，19.64％，15.56％，11.84％，10.45％，总变形量为70％，得到尺寸为30mm(厚)×1300mm(宽)×4333mm(长)的第一半成品板坯；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯切至尺寸为30mm(厚)×1000mm(宽)×2166mm(长)，再将切割后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-80)℃的条件下保温30min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后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2.0m/s，各道次变形量分别为30.00％，23.81％，18.75％，13.08％，11.50％，10.00％，总变形量为70％，得到尺寸为9mm(厚)×2166mm(宽)×3333mm(长)的第二半成品板坯；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为9mm(厚)×2000mm(宽)×1111mm(长)，再将剪切后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-100)℃的条件下保温10min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯送入热轧机中进行5道次的第三轧制，所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；最后两道次轧制力控制在1200t～1500t；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1.5m/s，各道次变形量分别为20.00％，13.89％，12.90％，11.11％，6.25％，总变形量为50％，得到尺寸为4.5mm(厚)×1111mm(宽)×4332mm(长)的第三半成品板坯；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，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50min后在空气自然冷却，最终得到尺寸为4.5mm(厚)×1111mm(宽)×4332mm(长)的TA15钛合金中厚板材。
采用本实施例加工的TA15钛合金宽幅中厚板材在室温(20℃)条件下的横向拉伸强度990MPa，纵向拉伸强度1000MPa，横向屈服强度951MPa，纵向屈服强度958MPa，横向延伸率14％，纵向延伸率15％。厚度尺寸偏差不超过±0.12mm。
实施例5
本实施例加工高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的方法包括以下步骤：
步骤一、将尺寸为111mm(厚)×900mm(宽)×1200mm(长)的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-55)℃的条件下保温115min进行第一加热处理；Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15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1m/s，各道次变形量分别为14.85％，15.12％，15.07％，14.52％，15.09％，13.33％，12.82％，10.88％，总变形量为70％，得到尺寸为33.3mm(厚)×900mm(宽)×4000mm(长)的第一半成品板坯；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯切至尺寸为33.3mm(厚)×900mm(宽)×2000mm(长)，再将切割后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-65)℃的条件下保温31min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后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2.0m/s，各道次变形量分别为13.20％，13.31％，13.16％，12.63％，12.72％，12.58％，13.64％，12.37％，总变形量为70％，得到尺寸为9.99mm(厚)×2000mm(宽)×3000mm(长)的第二半成品板坯；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为9.99mm(厚)×2000mm(宽)×1500mm(长)，再将剪切后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-95)℃的条件下保温10min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯送入热轧机中进行6道次的第三轧制，所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；最后两道次轧制力控制在1200t～1500t；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2.0m/s，各道次变形量分别为17.92％，17.07％，16.18％，14.04％，12.24％，6.98％，总变形量为60％，得到尺寸为4.0mm(厚)×1500mm(宽)×4995mm(长)的第三半成品板坯；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，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54min后在空气自然冷却，最终得到尺寸为4.0mm(厚)×1500mm(宽)×4995mm(长)的TA15钛合金中厚板材；
采用本实施例加工的TA15钛合金宽幅中厚板材在室温(20℃)条件下的横向拉伸强度970MPa，纵向拉伸强度978MPa，横向屈服强度934MPa，纵向屈服强度920MPa，横向延伸率14％，纵向延伸率14％。厚度尺寸偏差不超过±0.15mm。
实施例6
本实施例加工高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的方法包括以下步骤：
步骤一、将尺寸为118mm(厚)×1250mm(宽)×1300mm(长)的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-45)℃的条件下保温125min进行第一加热处理；Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15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11.86％，10.58％，10.75％，10.84％，10.81％，10.61％，总变形量为50％，得到尺寸为59mm(厚)×1250mm(宽)×2600mm(长)的第一半成品板坯；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯切至尺寸为59mm(厚)×1250mm(宽)×1300mm(长)，再将切割后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-70)℃的条件下保温60min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后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1.5m/s，各道次变形量分别为11.86％，11.54％，10.87％，10.49％，10.35％，10.33％，总变形量为50％，得到尺寸为29.5mm(厚)×1300mm(宽)×2500mm(长)的第二半成品板坯；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-85)℃的条件下保温30min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯送入热轧机中进行5道次的第三轧制，所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；最后两道次轧制力控制在1200t～1500t；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1.5m/s，各道次变形量分别为18.64％，16.67％，17.50％，18.18％，12.59％，总变形量为60％，得到尺寸为11.8mm(厚)×2500mm(宽)×3250mm(长)的第三半成品板坯；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，具体过程为：将第三半成品板坯置于退火炉中，在温度为840℃的条件下保温57min后在空气自然冷却，最终得到尺寸为11.8mm(厚)×2500mm(宽)×3250mm(长)的TA15钛合金中厚板材；
采用本实施例加工的TA15钛合金宽幅中厚板材在室温(20℃)条件下的横向拉伸强度1030MPa，纵向拉伸强度1022MPa，横向屈服强度998MPa，纵向屈服强度984MPa，横向延伸率13％，纵向延伸率12％。厚度尺寸偏差不超过±0.5mm。
实施例7
本实施例加工高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的方法包括以下步骤：
步骤一、将尺寸为130mm(厚)×1200mm(宽)×1300mm(长)的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-50)℃的条件下保温140min进行第一加热处理；Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15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1.6m/s，各道次变形量分别为11.54％，10.43％，10.68％，10.87％，10.98％，10.96％，总变形量为50％，得到尺寸为65mm(厚)×1200mm(宽)×2600mm(长)的第一半成品板坯；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯切至尺寸为65mm(厚)×1200mm(宽)×1300mm(长)，再将切割后的第一半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-50)℃的条件下保温65min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后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1.0m/s，各道次变形量分别为13.85％，14.29％，14.58％，14.63％，14.29％，13.33％，总变形量为60％，得到尺寸为26mm(厚)×1300mm(宽)×3000mm(长)的第二半成品板坯；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯剪切至尺寸为26mm(厚)×1300mm(宽)×1000mm(长)，再将剪切后的第二半成品板坯置于加热炉中加热，在温度为(Tβ-90)℃的条件下保温26min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯送入热轧机中进行4道次的第三轧制，所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；最后两道次轧制力控制在1200t～1500t；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1.0m/s，各道次变形量分别为13.46％，12.44％，11.68％，10.34％，总变形量为40％，得到尺寸为15.6mm(厚)×1000mm(宽)×2167mm(长)的第三半成品板坯；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，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65min后在空气自然冷却，最终得到尺寸为15.6mm(厚)×1000mm(宽)×2167mm(长)的TA15钛合金中厚板材；
采用本实施例加工的TA15钛合金宽幅中厚板材在室温(20℃)条件下的横向拉伸强度1050MPa，纵向拉伸强度1061MPa，横向屈服强度1022MPa，纵向屈服强度1015MPa，横向延伸率14％，纵向延伸率13％。厚度尺寸偏差不超过±0.3mm。
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)

1.一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将厚度为100mm～200mm的TA15钛合金板坯置于加热炉中，在温度为(Tβ-60)℃～(Tβ-40)℃的条件下保温100min～230min进行第一加热处理，Tβ为所述TA15钛合金板坯的相变温度；
步骤二、将步骤一中经第一加热处理后的TA15钛合金板坯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50％～70％；
步骤三、将步骤二中所述第一半成品板坯切割后置于加热炉中，在温度为(Tβ-80)℃～(Tβ-60)℃的条件下保温30min～100min进行第二加热处理；
步骤四、将步骤三中经第二加热处理后的TA15钛合金板坯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50％～70％；
步骤五、将步骤四中所述第二半成品板坯剪切后置于加热炉中，在温度为(Tβ-100)℃～(Tβ-80)℃的条件下保温10min～50min进行第三加热处理；
步骤六、将步骤五中经第三加热处理后的第二半成品板坯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40％～60％；所述第三轧制的工作辊的凸度曲线为Cw(x)＝0.15×(1-4x2/L2)，其中L为工作辊的辊身长度，单位为mm；x为工作辊辊身的轴向坐标，单位为mm；
步骤七、将步骤六中所述第三半成品板坯进行成品退火处理，得到厚度为4mm～30mm，宽度为1000mm～2500mm，厚度尺寸偏差不超过±0.1×H/4×B/1000，各向异性小的TA15钛合金板材，其中H为TA15钛合金板材的厚度，单位为mm，B为TA15钛合金板材的宽度，B的单位为mm；且在20℃室温条件下所述TA15钛合金板材的抗拉强度不小于940MPa，屈服强度不小于880MPa，延伸率不小于10％。
2.根据权利要求1所述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，步骤二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所述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，步骤四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所述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，步骤六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5％～20％，所述第三轧制的轧制速率为1m/s～3m/s。
5.根据权利要求4所述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，其特征在于，所述第三轧制的最后两道次的轧制力均为1200t～1500t。
6.根据权利要求1所述的一种高尺寸精度TA15钛合金宽幅中厚板材的加工方法，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(H+30)min～(H+60)min。
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