CN107475653B - 一种3c产品用tc4钛合金板料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,包括铸锭熔炼步骤、板坯制备步骤、板材轧制步骤、热处理步骤、板形矫正步骤、表面处理步骤、下料及机加工步骤;本发明通过成分、加工工艺控制,对板料微观组织及机械性能进行优化,得到细小均匀微观等轴组织及中低范围显微硬度特征,更有利于后续抛光等表面处理加工;采用本发明制备的TC4钛合金板料经表面处理后色泽更加均匀美观,解决了表面处理后色泽不均、斑点缺陷问题,可满足3C产品及相关配件外壳制造成本及品质需求。设备及工艺简单,可实现大批量稳定生产。

Description

一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法
技术领域
本发明涉及有色金属加工领域,具体涉及一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法。
背景技术
TC4钛合金的组成为Ti-6Al-4V,属于(α+β)型钛合金,具有良好的综合力学机械性能。
TC4钛合金具有质轻、比强度高、无磁性、质感好等优异特性,相对于不锈钢可减重40%以上,相对于铝合金强度高、更坚固耐用,能够很好满足3C产品质轻、坚固、便携消费需求,且耐人体汗液腐蚀,与皮肤亲和性好,无过敏反应,可加工成超薄、重量轻、结构强、质感好的机壳,在高端3C产品(计算机、通信以消费类电子产品)及相关配件外壳制造领域应用前景广阔,是其理想材料。随着技术发展,钛材原材料及加工成本得到大幅降低,为3C产品机壳大量应用提供了良好工业基础,尤其近年来,消费者审美标准提升,产品更新换代市场竞争加剧,TC4板料在3C产品中应用呈现爆发式增长。
3C产品用TC4钛合金板料厚度范围一般在4~20mm,需先进行板材生产,再进行下料、机加工获得,板料不平度要求高;同时为达到美观及审美需求,板料后续往往需经抛光、阳极氧化、酸洗及着色等表面处理,以获得均匀、独具匠意的精美外观。但实际生产过程中,为达到板料平直度要求,板材机加工量大、材料收得率低、生产成本高,且TC4钛合金板料经上述表面处理后,容易出现色泽不均匀、斑点等缺陷特征,这与板料微观组织及机械性能密切相关,因此需对TC4板料制备工艺进行优化,以同时满足市场对成本及质量需求。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的3C产品TC4钛板料成本及品质问题,提供了一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为:一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、采用海绵钛、铝钒中间合金、铝粒及纯度大于99.5%的二氧化钛粉进行配料及压制电极后,使用真空等离子焊箱进行电极组焊,采用真空自耗电弧炉进行熔炼,熔炼次数不低于2次,在最后一次熔炼后,将铸锭冒口切除并进行车床扒皮,制得铸锭;
步骤二、对步骤一制得的铸锭进行锻造,采用金相法测定铸锭的β相转变温度Tβ,其中,第一火次锻造坯料的加热温度为Tβ+(100~200)℃,火次总变形量为160~250%;第二火次锻造坯料的加热温度为Tβ+(20~100)℃,火次总变形量为120~200%;第三火次锻造坯料的加热温度为Tβ-(10~60)℃,火次总变形量为100~180%;随后,坯料依次经整形锻造、铣面后获得板坯,其中,整形锻造坯料的加热温度为Tβ-(10~60)℃;
步骤三、将步骤二获得的板坯进行包覆后进行两火轧制,获得目标厚度的成品板材;其中,一火坯料加热温度为Tβ-(10~60)℃,保温时间以1.5±0.2min/mm计算,一火道次变形率为5~25%,一火轧程变形率为60~90%;二火轧制方向垂直于一火轧制,二火坯料加热温度低于一火10~40℃,保温时间以1.2±0.2min/mm计算,二火道次变形率为5~20%,二火轧程变形率为50~75%;
步骤四、采用辊底炉对步骤三获得的成品板材进行大气气氛退火热处理,热处理保温温度为Tβ-(60~160)℃,保温时间为30~120min;保温结束后出炉空冷;
步骤五、采用真空蠕变矫形炉对成品板材进行加热矫正,真空蠕变炉炉床平面度≤0.05mm/m2,工作真空度优于1×10-2Pa,加热矫正温度600~800℃,炉床矫形压力≥5t/m2,加热矫形保温结束后,钛合金板料随炉冷却至≤80℃出炉;
步骤六、对钛合金板料进行表面处理后,下料、机加工。
本发明中,步骤一制得的铸锭的组分及质量分数依次为:Al 5.7~6.3%、V 3.7~4.3%、Fe 0.10~0.25%、C≤0.05%、N ≤0.02%、O 0.05~0.10%、H ≤0.002%,余量为Ti。
其中,步骤一中的海绵钛采用纯度为0级或0A级的海绵钛,且去除粒度3mm以下的富N、O及Fe杂质元素的粉末状海绵钛,海绵钛的粒度为3~12.7mm。
本发明的步骤二中,采用快锻机对步骤一制得的铸锭进行锻造,以充分破碎粗大铸态组织。
其中,步骤二中,每火次锻造后,坯料进行修磨处理后再进行下一火次锻造;步骤二获得的板坯的低倍组织达到半清晰晶或模糊晶要求,高倍组织为细小均匀的α+β双相区加工组织,铸态及魏氏组织不可接受;板坯超声波探伤检验不低于GB/T5193-2007标准A级。
本发明的步骤三中,将步骤二获得的板坯进行包覆的操作为:在板坯上下表面焊接包覆一层厚度为0.6~1.5mm的纯钛板,用于减轻板坯一火轧制表面裂纹。
其中,步骤三两个火次轧制之间,坯料进行中间修磨,采用砂轮及千叶轮对坯料表面进行扒皮抛光,去除表面缺陷,修磨方向垂直于一火轧制方向。
本发明的步骤六中,下料的操作为:按照目标要求尺寸,采用线切割或水切割方式对钛合金板料进行下料,切割后的板料整板不平度≤0.5mm。
本发明的步骤六中,机加工的操作为:采用磨床对下料的板料上下表面进行磨削加工,采用碳化硅材质的砂轮磨削,同时采取双面多次对称进给量冷却液冷却磨削加工方式,机加工后板料整体不平度≤0.2mm。
步骤一使用0、0A级高纯度海绵钛,去除3mm以下富N、O及Fe杂质元素较高的粉末状海绵钛,能够获得成分纯度高、均匀铸锭。且铸锭的氧含量范围为0.05~0.10%,能够得到综合性能良好的钛合金。
本发明步骤二中采用快锻机进行锻造,而非油压机等传统设备,锻造组织更均匀细小、锻造成本更低、效率高。
有益效果:本发明步骤二中锻造坯料加热后,一火、二火锻造坯料加热温度在β相区,三火及整形锻造坯料加热温度在α+β两相区。本发明步骤二中,第三火次在Tβ-(10~60)℃以下的较低温度进行锻造,且对变形量进行了加大,有利于获得组织均匀细小板坯,对应效果是达到半清晰晶或模糊晶要求,为板材轧制提供了良好板坯基础。制得的钛合金板料的抗拉强度≥895 MPa,屈服强度≥830MPa。
本发明通过真空蠕变矫形处理,使下料前TC4钛合金板整板不平度由传统5~10mm降低至1.5mm以下,下料后小规格板材不平度由传统1~2mm降低至0.5mm以下,可有效降低下料后小规格板材表面机加工量,在获得理想板料不平度精度的基础上,有效提高了板材机加工材料收得率,降低生产成本。
本发明一方面通过成分、加工工艺控制,对板料微观组织及机械性能进行优化,得到细小均匀微观等轴组织及中低范围显微硬度特征,更有利于后续抛光等表面处理加工;另一方面,通过选用纯度较高海绵钛等级,以及去除3mm以下富含杂质元素较多的粉状、微粒状海绵钛,可有效抑制熔炼过程中形成硬质点,从而避免表面处理时出现色差及斑点类缺陷,因此,采用本发明制备的TC4钛合金板料经表面处理后色泽更加均匀美观,解决了表面处理后色泽不均、斑点缺陷问题,可满足3C产品及相关配件外壳制造成本及品质需求。设备及工艺简单,可实现大批量稳定生产。
附图说明
图1为实施例1制得的TC4钛合金板料的表面微观组织图;
图2为实施例1制得的TC4钛合金板料的横截面微观组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,包括以下步骤:步骤一、采用海绵钛、铝钒中间合金、铝粒及纯度大于99.5%的二氧化钛粉进行配料及压制电极后,使用真空等离子焊箱进行电极组焊,采用真空自耗电弧炉进行熔炼,熔炼次数不低于2次,在最后一次熔炼后,将铸锭冒口切除并进行车床扒皮,制得铸锭;其中,海绵钛采用纯度为0级或0A级的海绵钛,且去除粒度3mm以下的富N、O及Fe杂质元素的粉末状海绵钛,海绵钛的粒度为3~12.7mm;制得的铸锭的组分及质量分数依次为:Al 5.7~6.3%、V 3.7~4.3%、Fe 0.10~0.25%、C≤0.05%、N ≤0.02%、O 0.05~0.10%、H ≤0.002%,余量为Ti。
步骤二、采用快锻机对步骤一制得的铸锭进行锻造,采用金相法测定铸锭的β相转变温度Tβ,其中,第一火次锻造坯料的加热温度为Tβ+(100~200)℃,火次总变形量为160~250%;第二火次锻造坯料的加热温度为Tβ+(20~100)℃,火次总变形量为120~200%;第三火次锻造坯料的加热温度为Tβ-(10~60)℃,火次总变形量为100~180%;随后,坯料依次经整形锻造、铣面后获得板坯,其中,整形锻造坯料的加热温度为Tβ-(10~60)℃;
步骤三、将步骤二获得的板坯进行包覆,即在板坯上下表面焊接包覆一层厚度为0.6~1.5mm的纯钛板,然后进行两火轧制,获得目标厚度的成品板材;其中,一火坯料加热温度为Tβ-(10~60)℃,保温时间以1.5±0.2min/mm计算,一火道次变形率为5~25%,一火轧程变形率为60~90%;二火轧制方向垂直于一火轧制,二火坯料加热温度低于一火10~40℃,保温时间以1.2±0.2min/mm计算,二火道次变形率为5~20%,二火轧程变形率为50~75%;其中,两个火次轧制之间,坯料进行中间修磨,采用砂轮及千叶轮对坯料表面进行扒皮抛光,去除表面缺陷,修磨方向垂直于一火轧制方向。
步骤四、采用辊底炉对步骤三获得的成品板材进行大气气氛退火热处理,热处理保温温度为Tβ-(60~160)℃,保温时间为30~120min;板材厚度越大,则保温时间应越长;保温结束后出炉空冷;
步骤五、采用真空蠕变矫形炉对成品板材进行加热矫正,真空蠕变炉炉床平面度≤0.05mm/m2,工作真空度优于1×10-2Pa,加热矫正温度600~800℃,炉床矫形压力≥5t/m2,加热矫形保温结束后,钛合金板料随炉冷却至≤80℃出炉;TC4钛合金板形矫正后,整板不平度≤1.5mm。
步骤六、对钛合金板料进行表面处理后,下料、机加工。
本发明制得的TC4钛合金板料的微观组织及机械性能要求如表1所示:
表1 TC4钛合金板料微观组织及机械性能要求
其中,步骤二中,每火次锻造后,坯料进行修磨处理后再进行下一火次锻造;步骤二获得的板坯的低倍组织达到半清晰晶或模糊晶要求,高倍组织为细小均匀的α+β双相区加工组织,铸态及魏氏组织不可接受;板坯超声波探伤检验不低于GB/T5193-2007标准A级。
其中,步骤六中,下料的操作为:按照目标要求尺寸,采用线切割或水切割方式对钛合金板料进行下料,切割后的板料整板不平度≤0.5mm;机加工的操作为:采用磨床对下料的板料上下表面进行磨削加工,采用碳化硅材质的砂轮磨削,同时采取双面多次对称进给量冷却液冷却磨削加工方式,机加工后板料整体不平度≤0.2mm。
实施例1
一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,TC4钛合金板料目标尺寸为长×宽×厚=155×80×7mm;包括以下步骤:
第一步,铸锭熔炼:选用3~12.7mm粒度范围0级海绵钛、铝钒中间合金、铝豆及99.8%纯度二氧化钛粉末进行配料、压制组焊电极及真空自耗电弧炉二次熔炼,然后切除冒口并进行扒皮,并在铸锭头、中、尾取样,化验成分,成分如表2所示;
第二步,板坯制备:采用金相法测定上述TC4铸锭β相转变温度Tβ=960℃。将铸锭加热至1100℃进行一火墩拔锻造,火次总变形量为180%,坯料修磨后进行二火锻造;二火锻造坯料加热温度1000℃,进行两墩两拔锻造,火次锻造总变形量为160%,坯料修磨后进行三火锻造;三火锻造坯料加热温度940℃,进行两墩两拔锻造,火次锻造总变形量为120%。坯料修磨后进行四火整形锻造及铣面,获得140mm厚度规格轧制用板坯;板坯低倍组织达到模糊晶,高倍组织为细小均匀的α+β双相组织,板坯满足GB/T5193-2007超声探伤A级标准;
第三步,板材轧制:板坯上下表面焊接包覆一层1.0mm厚度规格纯钛薄板;板坯经2火轧至目标厚度。一火轧制坯料加热温度920℃,保温时间200min,经10道次轧至22mm,各轧制道次变形率依次为12%、16%、22%、20%、20%、18%、18%、16%、14%、12%,一火热轧轧程变形率为84.3%;一火轧制后对钛板进行分切,沿垂直于一火轧制方向,使用砂轮及千叶轮对分切后一火板表面进行扒皮抛光处理,去除表面裂纹及覆层,然后进行二火轧制;二火轧制坯料加热温度900℃,保温时间25min,沿垂直于一火轧制方向,经8道次轧至7.5mm,各轧制道次变形率依次为17%、16%、14%、14%、12%、10%、9%、8%,二火热轧轧程变形率为65.9%。
第四步,热处理:采用辊底炉进行大气气氛退火热处理,热处理加热温度860℃,保温时间60min,保温结束后出炉空冷。
第五步,板形矫正:采用真空蠕变炉对板材板形进行加热矫正。真空蠕变炉炉床平面度≤0.05mm/m2,加热矫正温度650℃,工作真空度5×10-3Pa,炉床矫形压力6t/m2,加热矫形保温结束后,钛板随炉冷却至≤80℃出炉;TC4钛合金板形矫正后,整板不平度≤1.2mm。
第六步,表面处理:采用碱酸洗方法去除表面氧化皮。
第七步,下料、机加工:采用线切割方式对TC4钛合金板进行下料,下料名义尺寸80×155mm,其不平度≤0.30mm;采用碳化硅材质砂轮磨床对小规格板材进行磨削加工,每次进给量≤0.1mm,磨屑过程中冷却液冷却,每次进给量磨削完成后,翻面进行另一面加工,直至加工至7.0mm,同时整板不平度≤0.12mm。
第八步,取样检测:取样检测TC4板料微观组织如图1、图2所示,其机械性能如表3所示。
将上述获得的7mm厚度规格TC4钛合金板料加工件用于3C产品外壳制造,板材加工收得率高,加工成本低,且经表面经抛光、阳极氧化、酸洗及着色等表面处理后,均匀美观,无色泽不均匀、斑点等表面缺陷,满足3C产品外壳外观审美及成本控制需求。
表2 TC4钛合金铸锭成分实测值(wt%)
表3 TC4钛合金板机械性能
实施例2
一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,TC4钛合金板料目标尺寸为长×宽×厚=225×100×20mm;包括以下步骤:
第一步,铸锭熔炼:选用3~12.7mm粒度范围0A级海绵钛、铝钒中间合金、铝豆及99.8%纯度二氧化钛粉末进行配料、压制组焊电极及真空自耗电弧炉二次熔炼,然后切除冒口并进行扒皮,并在铸锭头、中、尾取样,化验成分,成分需满足Al 5.7~6.3%、V 3.7~4.3%、Fe 0.10~0.25%、C≤0.05%、N ≤0.02%、O 0.05~0.10%、H ≤0.002%,余量为Ti;
第二步,板坯制备:采用金相法测定上述TC4铸锭β相转变温度Tβ=965℃。将铸锭加热至1160℃进行一火墩拔锻造,火次总变形量为250%,坯料修磨后进行二火锻造;二火锻造坯料加热温度1060℃,进行两墩两拔锻造,火次锻造总变形量为200%,坯料修磨后进行三火锻造;三火锻造坯料加热温度920℃,进行两墩两拔锻造,火次锻造总变形量为180%。坯料修磨后进行四火整形锻造及铣面,获得160mm厚度规格轧制用板坯;板坯低倍组织达到模糊晶,高倍组织为细小均匀的α+β双相组织,板坯满足GB/T5193-2007超声探伤A级标准;
第三步,板材轧制:板坯上下表面焊接包覆一层1.5mm厚度规格纯钛薄板;板坯经两火轧至目标厚度。一火轧制坯料加热温度920℃,保温时间225min,经6道次轧至60mm,各轧制道次变形率依次为11%、15%、22%、19%、12%、11%,一火热轧轧程变形率为62.5%;一火轧制后对钛板进行分切,沿垂直于一火轧制方向,使用砂轮及千叶轮对分切后一火板表面进行扒皮抛光处理,去除表面裂纹及覆层,然后进行二火轧制;二火轧制坯料加热温度900℃,保温时间75min,沿垂直于一火轧制方向,经6道次轧至21mm,各轧制道次变形率依次为17%、18%、17%、17%、15%、12%,二火热轧轧程变形率为65%。
第四步,热处理:采用辊底炉进行大气气氛退火热处理,热处理加热温度880℃,保温时间120min,保温结束后出炉空冷。
第五步,板形矫正:采用真空蠕变炉对板材板形进行加热矫正。真空蠕变炉炉床平面度≤0.05mm/m2,加热矫正温度700℃,工作真空度5×10-3Pa,炉床矫形压力6t/m2,加热矫形保温结束后,钛板随炉冷却至≤80℃出炉;TC4钛合金板形矫正后,整板不平度≤1.0mm。
第六步,表面处理:采用碱酸洗方法去除表面氧化皮。
第七步,下料、机加工:采用线切割方式对TC4钛合金板进行下料,下料名义尺寸100×225mm,其不平度≤0.35mm;采用碳化硅材质砂轮磨床对小规格板材进行磨削加工,每次进给量≤0.2mm,磨屑过程中冷却液冷却,每次进给量磨削完成后,翻面进行另一面加工,直至加工至20.0mm,同时整板不平度≤0.1mm。
将上述获得的20.0mm厚度规格TC4钛合金板料加工件用于3C产品外壳制造,板材加工收得率高,加工成本低,且经表面经抛光、阳极氧化、酸洗及着色等表面处理后,均匀美观,无色泽不均匀、斑点等表面缺陷,满足3C产品外壳外观审美及成本控制需求。
实施例3
一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,TC4钛合金板料目标尺寸为长×宽×厚=120×60×4mm;包括以下步骤:
第一步,铸锭熔炼:选用3~12.7mm粒度范围0A级海绵钛、铝钒中间合金、铝豆及99.8%纯度二氧化钛粉末进行配料、压制组焊电极及真空自耗电弧炉二次熔炼,然后切除冒口并进行扒皮,并在铸锭头、中、尾取样,化验成分,成分需满足Al 5.7~6.3%、V 3.7~4.3%、Fe 0.10~0.25%、C≤0.05%、N ≤0.02%、O 0.05~0.10%、H ≤0.002%,余量为Ti;
第二步,板坯制备:采用金相法测定上述TC4铸锭β相转变温度Tβ=960℃。将铸锭加热至1060℃进行一火墩拔锻造,火次总变形量为160%,坯料修磨后进行二火锻造;二火锻造坯料加热温度980℃,进行两墩两拔锻造,火次锻造总变形量为120%,坯料修磨后进行三火锻造;三火锻造坯料加热温度950℃,进行两墩两拔锻造,火次锻造总变形量为100%。坯料修磨后进行四火整形锻造及铣面,获得100mm厚度规格轧制用板坯;板坯低倍组织达到模糊晶,高倍组织为细小均匀的α+β双相组织,板坯满足GB/T5193-2007超声探伤A级标准;
第三步,板材轧制:板坯上下表面焊接包覆一层0.8mm厚度规格纯钛薄板;板坯经两火轧至目标厚度。一火轧制坯料加热温度940℃,保温时间140min,经12道次轧至11mm,各轧制道次变形率依次为10%、15%、18%、21%、20%、20%、20%、19%、17%、16%、15%、9%,一火热轧轧程变形率为89%;一火轧制后对钛板进行分切,沿垂直于一火轧制方向,使用砂轮及千叶轮对分切后一火板表面进行扒皮抛光处理,去除表面裂纹及覆层,然后进行二火轧制;二火轧制坯料加热温度920℃,保温时间14min,沿垂直于一火轧制方向,经8道次轧至4.4mm,各轧制道次变形率依次为16%、16%、14%、12%、10%、7%、6%、5%,二火热轧轧程变形率为60%。
第四步,热处理:采用辊底炉进行大气气氛退火热处理,热处理加热温度800℃,保温时间30min,保温结束后出炉空冷。
第五步,板形矫正:采用真空蠕变炉对板材板形进行加热矫正。真空蠕变炉炉床平面度≤0.05mm/m2,加热矫正温度620℃,工作真空度5×10-3Pa,炉床矫形压力6t/m2,加热矫形保温结束后,钛板随炉冷却至≤80℃出炉;TC4钛合金板形矫正后,整板不平度≤1.2mm。
第六步,表面处理:采用碱酸洗方法去除表面氧化皮。
第七步,下料、机加工:采用线切割方式对TC4钛合金板进行下料,下料名义尺寸60×120mm,其不平度≤0.25mm;采用碳化硅材质砂轮磨床对小规格板材进行磨削加工,每次进给量≤0.1mm,磨屑过程中冷却液冷却,每次进给量磨削完成后,翻面进行另一面加工,直至加工至4.0mm,同时整板不平度≤0.14mm。
将上述获得的4.0mm厚度规格TC4钛合金板料加工件用于3C产品外壳制造,板材加工收得率高,加工成本低,且经表面经抛光、阳极氧化、酸洗及着色等表面处理后,均匀美观,无色泽不均匀、斑点等表面缺陷,满足3C产品外壳外观审美及成本控制需求。
本发明制备板料的机加工量小、材料收得率高、生产成本低,且经抛光、阳极氧化等表面处理后,外观均匀美观,满足3C产品外壳制造成本及审美需求。一方面,本发明通过获得良好板形不平度板材,实现下料后板材通过较少表面机加工即可获得较高不平度精度板料,从而提高材料得料率,降低生产成本;另一方面,本发明通过对板料全流程生产工艺进行综合控制,获得具有合适微观组织及机械性能特征的板料,可避免后续表面处理色泽不均、斑点缺陷问题,解决了3C产品用TC4钛合金板料制备技术难题。同时,本发明在一般通用钛材制造设备上即可实现批量稳定生产,操作简单。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例,当前认为是适宜的,但是应了解的是,本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (7)

1.一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、采用海绵钛、铝钒中间合金、铝粒及纯度大于99.5%的二氧化钛粉进行配料及压制电极后,使用真空等离子焊箱进行电极组焊,采用真空自耗电弧炉进行熔炼,熔炼次数不低于2次,在最后一次熔炼后,将铸锭冒口切除并进行车床扒皮,制得铸锭,制得的铸锭的组分及质量分数依次为:Al 5.7~6.3%、V 3.7~4.3%、Fe 0.10~0.25%、C≤0.05%、N ≤0.02%、O 0.05~0.10%、H ≤0.002%,余量为Ti;
步骤二、对步骤一制得的铸锭进行锻造,采用金相法测定铸锭的β相转变温度Tβ,其中,第一火次锻造坯料的加热温度为Tβ+(100~200)℃,火次总变形量为160~250%;第二火次锻造坯料的加热温度为Tβ+(20~100)℃,火次总变形量为120~200%;第三火次锻造坯料的加热温度为Tβ-(10~60)℃,火次总变形量为100~180%;随后,坯料依次经整形锻造、铣面后获得板坯,其中,整形锻造坯料的加热温度为Tβ-(10~60)℃;
步骤三、将步骤二获得的板坯进行包覆后进行两火轧制,获得目标厚度的成品板材;其中,一火坯料加热温度为Tβ-(10~60)℃,保温时间以1.5±0.2min/mm计算,一火道次变形率为5~25%,一火轧程变形率为60~90%;二火轧制方向垂直于一火轧制,二火坯料加热温度低于一火10~40℃,保温时间以1.2±0.2min/mm计算,二火道次变形率为5~20%,二火轧程变形率为50~75%;
步骤四、采用辊底炉对步骤三获得的成品板材进行大气气氛退火热处理,热处理保温温度为Tβ-(60~160)℃,保温时间为30~120min;保温结束后出炉空冷;
步骤五、采用真空蠕变矫形炉对成品板材进行加热矫正,真空蠕变炉炉床平面度≤0.05mm/m2,工作真空度优于1×10-2Pa,加热矫正温度600~800℃,炉床矫形压力≥5t/m2,加热矫形保温结束后,钛合金板料随炉冷却至≤80℃出炉;
步骤六、对钛合金板料进行表面处理后,下料、机加工,其中,机加工的操作为:采用磨床对下料的板料上下表面进行磨削加工,采用碳化硅材质的砂轮磨削,同时采取双面多次对称进给量冷却液冷却磨削加工方式,机加工后板料整体不平度≤0.2mm。
2.根据权利要求1所述的一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,其特征在于:步骤一中的海绵钛采用纯度为0级或0A级的海绵钛,且去除粒度小于3mm的富N、O及Fe杂质元素的粉末状海绵钛,海绵钛的粒度为3~12.7mm。
3.根据权利要求1所述的一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,其特征在于:步骤二中,采用快锻机对步骤一制得的铸锭进行锻造。
4.根据权利要求1所述的一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,其特征在于:步骤二中,每火次锻造后,坯料进行修磨处理后再进行下一火次锻造;步骤二获得的板坯的低倍组织达到半清晰晶或模糊晶要求,高倍组织为细小均匀的α+β双相区加工组织,铸态及魏氏组织不可接受;板坯超声波探伤检验不低于GB/T5193-2007标准A级。
5.根据权利要求1所述的一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,其特征在于:步骤三中,将步骤二获得的板坯进行包覆的操作为:在板坯上下表面焊接包覆一层厚度为0.6~1.5mm的纯钛板。
6.根据权利要求1所述的一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,其特征在于:步骤三两个火次轧制之间,坯料进行中间修磨,采用砂轮及千叶轮对坯料表面进行扒皮抛光,去除表面缺陷,修磨方向垂直于一火轧制方向。
7.根据权利要求1所述的一种3C产品用TC4钛合金板料的制备方法,其特征在于:步骤六中,下料的操作为:按照目标要求尺寸,采用线切割或水切割方式对钛合金板料进行下料,切割后的板料整板不平度≤0.5mm。
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