CN113441912B - 一种超大规格钛合金板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超大规格钛合金板材的制备方法，属于钛合金板材加工技术领域。本发明将多张钛合金板坯组焊，然后进行叠合轧制制备超大规格钛合金板材，制备的超大规格钛合金板材成分均匀，无偏析，实现了含易偏析元素的超大规格钛合金板材的制备，解决了因受钛合金凝固时本身成分偏析的影响而无法制备出含易偏析元素的大规格铸锭，从而无法制备出含易偏析元素的大规格钛合金板材的问题，同时还解决了采用现有方法(铸锭熔炼→铸锭锻造获得板坯→板坯轧制)因受熔炼设备的限制而无法制备超大规格钛合金板材的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金板材加工技术领域，尤其涉及一种超大规格钛合金板材的制备方法。
背景技术
钛合金因密度小、比强度高、耐海水腐蚀及海洋大气腐蚀、无磁、透声、抗冲击震动和可加工性好等综合性能而成为理想的海洋用金属结构材料。近年来，随着海洋装备领域的快速发展，深潜器、深海空间站等对超大规格钛合金板材提出了明确需求。
钛合金板材的制备方法通常是将真空自耗电弧熔炼获得的铸锭进行锻造和轧制而获得，即铸锭熔炼→铸锭锻造获得板坯→板坯轧制。然而，对于含易偏析元素的钛合金铸锭熔炼，铸锭越大其发生偏析的程度越严重，因此对于含易偏析元素的钛合金熔炼一般生产的规格较小，易减轻偏析程度；比如，含Fe、Cr等易偏析元素的钛合金，如Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-4.5Al-3V-2M o-2Fe和Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr等，熔炼的铸锭单重通常不超过5吨。而对于偏析趋势较小的钛合金，如Ti-6Al-4V、Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr、Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo和Ti-3Al-2Mo-2Zr等，由于受熔炼设备的限制及钛合金凝固时本身成分偏析的影响，目前该类合金能规模化生产的高均质铸锭单重一般不超过10吨，用其制备的钛合金板材无法满足海洋装备领域对10吨以上超大规格钛合金板材的需求。因此，采用现有方法不能制备出单重大于10吨的超大规格的钛合金板材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超大规格钛合金板材的制备方法，能够制备得到单重大于10吨的超大规格钛合金板材，且所制备的超大规格钛合金板材成分均匀且无偏析。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种超大规格钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
将多张钛合金板坯进行定尺加工，得到多张第一钛合金板坯；每张所述第一钛合金板坯的长度相同，每张所述第一钛合金板坯的宽度相同；
将所述多张第一钛合金板坯分别进行表面处理，得到多张第二钛合金板坯；
将所述多张第二钛合金板坯按厚度方向对齐叠放，沿叠放多张钛合金板坯的四周依次进行点焊固定和封焊，得到半成品板坯；
将所述半成品板坯循环进行热轧处理，将所得板坯热处理后，得到超大规格钛合金板材；
所述超大规格钛合金板材的单重＞10吨。
优选的，所述钛合金板坯的厚度为150～500mm。
优选的，所述多张钛合金板坯的张数≥2。
优选的，所述表面处理的方法为铣面，所述表面处理后所得多张钛合金板坯的表面不平度独立地≤2mm/m。
优选的，所述点焊的焊接方式为氩弧焊或激光焊。
优选的，所述封焊的焊接方式为真空电子束焊接。
优选的，所述循环进行热轧处理的次数≥2。
优选的，每次所述热轧处理的温度独立为900～1150℃，保温时间独立为(H+30～H+120)min，其中，H代表半成品板坯的厚度值。
优选的，所述热轧处理过程中，每次轧制的总变形量为50～85％。
本发明提供了一种超大规格钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：将多张钛合金板坯进行定尺加工，得到多张第一钛合金板坯；每张所述第一钛合金板坯的长度相同，每张所述第一钛合金板坯的宽度相同；将所述多张第一钛合金板坯分别进行表面处理，得到多张第二钛合金板坯；将所述多张第二钛合金板坯按厚度方向对齐叠放，沿叠放多张钛合金板坯的四周依次进行点焊固定和封焊，得到半成品板坯；将所述半成品板坯循环进行热轧处理，将所得板坯热处理后，得到超大规格钛合金板材；所述超大规格钛合金板材的单重＞10吨。本发明将多张成分均匀的钛合金板坯组焊，然后进行叠合轧制制备超大规格钛合金板材，制备的超大规格钛合金板材成分均匀，无偏析，实现了含易偏析元素(比如Fe、Cr)的超大规格钛合金板材的制备，解决了因受钛合金凝固时本身成分偏析的影响而无法制备出含易偏析元素的大规格铸锭，从而无法制备出含易偏析元素的大规格钛合金板材的问题，同时还解决了采用现有方法(铸锭熔炼→铸锭锻造获得板坯→板坯轧制)因受熔炼设备的限制而无法制备超大规格钛合金板材的问题。
本发明的方法操作简单，易于工业化生产，生产效率高。
具体实施方式
本发明提供了一种超大规格钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
将多张钛合金板坯进行定尺加工，得到多张第一钛合金板坯；每张所述第一钛合金板坯的长度相同，每张所述第一钛合金板坯的宽度相同；
将所述多张第一钛合金板坯分别进行表面处理，得到多张第二钛合金板坯；
将所述多张第二钛合金板坯按厚度方向对齐叠放，沿叠放多张钛合金板坯的四周依次进行点焊固定和封焊，得到半成品板坯；
将所述半成品板坯循环进行热轧处理，将所得板坯热处理后，得到超大规格钛合金板材；
所述超大规格钛合金板材的单重＞10吨。
在本发明中，若无特殊说明，所需材料或部件均为本领域技术人员熟知的市售商品或熟知来源的部件。
本发明将多张钛合金板坯进行定尺加工，得到多张第一钛合金板坯；每张所述第一钛合金板坯的长度相同，每张所述第一钛合金板坯的宽度相同。在本发明中，所述钛合金板坯的厚度优选为150～500mm，更优选为200～400mm，进一步优选为250～350mm。本发明对所述钛合金板坯的来源和组成没有特殊的限定，按照本领域熟知的来源制备或获取熟知组成的钛合金板坯即可。在本发明的实施例中，所述钛合金板坯具体为TC4(Ti-6Al-4V)钛合金板坯、TA15(Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr)、Ti80(Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo)、Ti75(Ti-3Al-2Mo-2Zr)、Ti1023(Ti-10V-2Fe-3Al)、SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)或Ti38644(Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr)。
在本发明中，所述多张钛合金板坯的张数优选≥2，更优选为3～4张。
在本发明中，所述定尺加工的方式优选根据钛合金板坯的厚度进行调整，所述定尺加工的方式优选包括锯切或水切割，本发明对所述定尺加工的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程加工能够保证得到相同尺寸的钛合金板坯即可。
在本发明中，所述多张第一钛合金板坯中，每张所述第一钛合金板坯的长度相同，每张所述第一钛合金板坯的宽度相同，每张所述第一钛合金板坯的厚度尺寸相同或不同。
得到多张长宽尺寸相同的第一钛合金板坯后，本发明将所述多张长宽尺寸相同的钛合金板坯分别进行表面处理，得到多张第二钛合金板坯。在本发明中，所述表面处理的方法优选为铣面，所述表面处理后所得多张钛合金板坯的表面不平度优选独立地≤2mm/m。本发明对所述表面处理的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。本发明通过表面处理去除钛合金板坯表面的氧化皮及缺陷，满足焊接处和叠合轧制复合表面为金属表面。
得到多张第二钛合金板坯后，本发明将所述多张第二钛合金板坯按厚度方向对齐叠放，沿叠放多张钛合金板坯的四周依次进行点焊固定和封焊，得到半成品板坯。本发明对所述按厚度方向对其叠放的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程将多张长宽尺寸相同的第二钛合金板坯对齐叠放即可。
在本发明中，所述沿叠放多张钛合金板坯的四周为多张第二钛合金板坯叠放后所形成的钛合金块体沿厚度方向的四周。
在本发明中，所述点焊的焊接方式优选为氩弧焊或激光焊；本发明对所述点焊的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够将钛合金块体的四周焊接即可。
在本发明中，所述封焊的焊接方式优选为真空电子束焊接；本发明对所述封焊的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程焊接即可。
得到半成品板坯后，本发明将所述半成品板坯循环进行热轧处理，将所得板坯热处理后，得到超大规格钛合金板材。
在本发明中，所述循环进行热轧处理的次数优选≥2，更优选为4～6次；每次所述热轧处理的温度独立优选为900～1150℃，更优选为950～1100℃，保温时间独立优选为(H+30～H+120)min，其中，H代表半成品板坯的厚度值；更优选为(H+50～H+100)min。本发明通过热轧处理使得经过焊接后得到的板坯在高温下产生塑性变形，结合界面层的金属原子获得足够的动能，进而使结合表面层原子相互扩散而结合，直至整个结合面完全结合为止，最终获得超大规格钛合金板材。
在本发明中，每次所述热轧处理的过程独立优选包括保温过程和轧制过程，所述保温过程优选在加热炉中进行，本发明对所述加热炉没有特殊的限定，本领域熟知的加热炉即可；所述保温过程的温度即为热轧处理的温度。在每次所述热轧处理过程中，本发明对所述轧制过程的次数没有特殊的限定，根据实际轧制需求进行调整即可，即在一次热轧处理过程中，进行一次保温过程后，优选可以包括一次轧制过程或多次轧制过程。
本发明对所述热轧的轧制方向没有特殊的限定，根据实际钛合金成品板材的需求进行调整即可。
在本发明所述热轧处理过程中，每次轧制的总变形量优选为50～85％，更优选为60～80％；本发明对所述热轧的其他条件没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程能够达到上述总变形量即可。本发明通过热轧使焊接的板坯复合在一起，成为同一牌号的板材。
本发明对所述热处理的方式没有特殊的限定，本领域熟知的热处理的方式均可。本发明对所述热处理的具体过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可；在本发明的实施例中，所述热处理的过程具体为800℃/1h、850℃/1h、950℃/1.5h、750℃/1.5h、800℃/1.5h或780℃/1.8h；或者为700℃/1.5h+520℃/8h，或者815℃/1.5h+550℃/24h。
在本发明中，所述超大规格钛合金板材的单重＞10吨。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)分别为200×5000×2400mm和200×5020×2420mm的2张TC4(Ti-6Al-4V)钛合金板坯，均水切割为200×5000×2400mm的2张第一钛合金板坯；
将所述2张第一钛合金板坯分别进行铣面处理，铣面后所得钛合金板坯的不平度分别为1mm/m和1.2mm/m，得到2张第二钛合金板坯；
将所述2张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用氩弧焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后钛合金板坯的四周进行封焊，得到尺寸为400×5000×2400mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中，在1150℃进行保温处理，保温460min，保温结束后，出炉以半成品板坯的5000mm作为轧制的宽度方向，沿2400mm方向进行轧制，轧制的总变形量为75％，得到规格为100×5000×9600mm的TC4钛合金板材；然后再将所述100×5000×9600mm的TC4钛合金板材，放入加热炉中进行950℃保温处理，保温时间为150min，保温结束后，出炉以所得钛合金板材的5000mm作为轧制的宽度方向，沿9600mm方向进行轧制，轧制的总变形量为85％，得到规格为15×5000×64000mm的超大规格TC4钛合金板材；
将所述超大规格TC4钛合金板材进行800℃/1h的热处理，得到超大规格TC4钛合金成品板材，板材单重约21.6吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对实施例1制备的超大规格TC4钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样；测试结果如表1所示。
表1超大规格TC4钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
| 取样部位 | Al | V |
| 头部 | 5.95 | 4.07 |
| 1/4L处 | 5.98 | 4.09 |
| 1/2L处 | 5.96 | 4.05 |
| 3/4L处 | 5.94 | 4.02 |
| 尾部 | 5.93 | 4.03 |
由表1可知，实施例1制备的钛合金板材成分均匀、无偏析。
实施例2
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)为200×4000×2200mm和300×4020×2220mm的2张TA15(Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr)钛合金板坯，分别水切割为200×4000×2200mm的板材和300×4000×2200mm的2张第一钛合金板坯；
将所述2张第一钛合金板坯分别进行铣面处理，铣面后所得钛合金板坯的不平度分别为1mm/m和1.5mm/m，得到2张第二钛合金板坯；
将所述2张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用激光焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后钛合金板坯的四周进行封焊，得到尺寸为500×4000×2200mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中，在1150℃进行保温处理，保温560min，保温结束后，出炉以半成品板坯的4000mm作为轧制的宽度方向，沿2200mm方向进行轧制，轧制的总变形量为85％，得到规格为75×4000×14667mm的TA15钛合金板材；然后再将所述75×4000×14667mm的TA15钛合金板材放入加热炉中进行960℃保温处理，保温时间为150min，保温结束后，出炉以所得钛合金板材的4000mm作为轧制的宽度方向，沿14667mm方向进行轧制，轧制的总变形量为60％，得到规格为30×4000×36668mm的超大规格TA15钛合金板材；
将所述超大规格TA15钛合金板材进行850℃/1h的热处理，得到超大规格TA15钛合金成品板材，板材单重约19.8吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对实施例2制备的超大规格TA15钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样；测试结果如表2所示。
表2超大规格TA15钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
| 取样部位 | Al | Mo | V | Zr |
| 头部 | 6.55 | 0.98 | 0.96 | 2.03 |
| 1/4L处 | 6.57 | 0.95 | 1.01 | 2.0 |
| 1/2L处 | 6.52 | 0.94 | 0.95 | 1.98 |
| 3/4L处 | 6.59 | 0.92 | 0.98 | 1.99 |
| 尾部 | 6.50 | 0.91 | 0.95 | 2.01 |
由表2可知，实施例2制备的钛合金板材成分均匀、无偏析。
实施例3
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)为500×2200×2000mm和200×2220×2020mm的2张Ti80(Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo)钛合金板坯，分别锯切为500×2200×2000mm和200×2200×2000mm的2张第一钛合金板坯；
将所述2张第一钛合金板坯分别进行铣面处理，铣面后所得钛合金板坯的不平度分别为2mm/m和1.5mm/m，得到2张第二钛合金板坯；
将所述2张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用氩弧焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后钛合金板坯的四周进行封焊，得到尺寸为700×2200×2000mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中，在1150℃进行保温处理，保温790min，保温结束后，出炉以半成品板坯的2200mm作为轧制的宽度方向，沿2000mm方向轧制至3500mm，然后再以3500mm作为轧制的宽度方向，沿2200mm方向进行轧制，轧制的总变形量为80％，得到规格为140×3500×6286mm的Ti80钛合金板材；然后再将所述140×3500×6286mm的Ti80钛合金板材放入加热炉中进行940℃保温处理，保温260min，保温结束后，出炉以3500mm作为轧制的宽度方向，沿6286mm方向进行轧制，轧制的总变形量为70％轧制，得到规格为42×3500×20953mm的超大规格Ti80钛合金板材；
将所述大规格Ti80钛合金板材进行950℃/1.5h的热处理，得到超大规格Ti80钛合金成品板材，板材单重约13.86吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对实施例3制备的超大规格Ti80钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样；测试结果如表3所示。
表3超大规格Ti80钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
由表3可知，实施例3制备的钛合金板材成分均匀、无偏析。
实施例4
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)分别为400×3200×1700mm和400×3220×1710mm的2张Ti75(Ti-3Al-2Mo-2Zr)钛合金板坯，均锯切为400×3200×1700mm的2张第一钛合金板坯；
将所述2张第一钛合金板坯分别进行铣面处理，铣面后所得钛合金板坯的不平度分别为1.2mm/m和1.5mm/m，得到2张第二钛合金板坯；
将所述2张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用氩弧焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后钛合金板坯的四周进行封焊，得到尺寸为800×3200×1700mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中在1050℃进行保温处理，保温920min，保温结束后，出炉以半成品板坯板坯的3200mm作为轧制的宽度方向，沿1700mm方向进行轧制，轧制的总变形量为50％，得到规格为400×3200×3400mm的Ti75钛合金板材；然后再将所述400×3200×3400mm的Ti75钛合金板材放入加热炉中进行950℃保温处理，保温460min，保温结束后，出炉，以所得钛合金板材的3200mm作为轧制的宽度方向，沿3400mm方向进行轧制，轧制的总变形量为70％，得到规格为120×3200×11333mm的Ti75钛合金板材；然后再将所述120×3200×11333mm的Ti75钛合金板材，放入加热炉中进行900℃保温处理，保温150min，保温结束后，出炉以3200mm作为轧制的宽度方向，沿11333mm方向进行轧制，进行轧制的总变形量为50％，得到规格为60×3200×22666mm的超大规格Ti75钛合金板材；
将所述超大规格Ti75钛合金板材进行750℃/1.5h的热处理，得到超大规格Ti75钛合金成品板材，板材单重约为19.58吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对实施例4制备的超大规格Ti75钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样；测试结果如表4所示。
表4超大规格Ti75钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
由表4可知，实施例4制备的钛合金板材成分均匀、无偏析。
实施例5
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)分别为500×3200×1500mm和380×3210×1510mm的2张TC4(Ti-6Al-4V)钛合金板坯，分别锯切为500×3200×1500mm和380×3200×1500mm的2张第一钛合金板坯；
将所述2张第一钛合金板坯分别进行铣面处理，铣面后所得钛合金板坯的不平度均为1.5mm/m，得到2张第二钛合金板坯；
将所述2张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用激光焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后钛合金板坯的四周进行封焊，得到尺寸为880×3200×1500mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中，在1150℃进行保温处理，保温940min，保温结束后，出炉，以所得半成品板坯的3200mm作为轧制的宽度方向，沿1700mm方向轧制至4050mm，然后再以4050mm作为轧制的宽度方向，沿3200mm方向进行轧制，轧制的总变形量为70％，得到规格为264×4050×3950mm的TC4钛合金板材；然后再将所述264×4050×3950mm的TC4钛合金板材放入加热炉中在1150℃进行保温处理，保温325min，保温结束后，出炉，以所得板材的4050mm作为轧制的宽度方向，沿3950mm方向进行轧制，轧制的总变形量为50％，得到规格为132×4050×7900mm的TC4钛合金板材；然后再将132×4050×7900mm的TC4钛合金板材，放入加热炉中在950℃保温处理，保温162min，保温结束后，出炉以4050mm作为轧制的宽度方向，沿7900mm方向进行轧制，进行轧制的总变形量为75％，得到规格为33×4050×31600mm的超大规格TC4钛合金板材；
将所述超大规格TC4钛合金板材进行800℃/1.5h的热处理，得到超大规格TC4钛合金成品板材，板材单重约为19吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对实施例5制备的超大规格TC4钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样；测试结果如表5所示。
表5超大规格TC4钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
| 取样部位 | Al | V |
| 头部 | 6.10 | 4.03 |
| 1/4L处 | 6.06 | 4.02 |
| 1/2L处 | 6.04 | 3.96 |
| 3/4L处 | 6.08 | 3.99 |
| 尾部 | 6.02 | 3.95 |
由表5可知，实施例5制备的钛合金板材成分均匀、无偏析。
实施例6
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)为220×1650×2420mm和220×1650×2400mm的各2张Ti1023(Ti-10V-2Fe-3Al)钛合金板坯，均锯切为220×1650×2400mm的4张第一钛合金板坯；
将所述4张第一钛合金板坯分别进行铣面处理，铣面后所得钛合金板坯的不平度2张为1.5mm/m、2张为1mm/m，得到4张第二钛合金板坯；
将所述4张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用氩弧焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后钛合金板坯的四周进行封焊，得到尺寸为880×1650×2400mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中在1000℃进行保温处理，保温910min，保温结束后，出炉，以所得半成品板坯的1650mm作为轧制的宽度方向，沿2400mm方向轧制至4500mm，然后再以板材的4500mm作为宽度方向，沿1650mm进行轧制，轧制的总变形量为75％，得到规格为220×4500×3520mm的Ti1023钛合金板材；然后再将所得220×4500×3520mm的Ti1023钛合金板材，放入加热炉中在950℃保温处理，保温250min，保温结束后，出炉，以所得板材的4500mm作为轧制的宽度方向，沿3520mm方向进行进行轧制，轧制的总变形量为85％，得到规格为33×4500×23467mm的超大规格Ti1023钛合金板材；
将所述超大规格Ti1023钛合金板材依次进行700℃/1.5h+520℃/8h的双重热处理，得到超大规格Ti1023钛合金成品板材，板材单重约为15.68吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对实施例6制备的超大规格Ti1023钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样；测试结果如表6所示。
表6超大规格Ti1023钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
| 取样部位 | Al | V | Fe |
| 头部 | 2.95 | 9.87 | 1.95 |
| 1/4L处 | 2.98 | 9.79 | 1.97 |
| 1/2L处 | 2.96 | 9.80 | 2.01 |
| 3/4L处 | 2.94 | 9.81 | 1.98 |
| 尾部 | 2.93 | 9.82 | 1.94 |
由表6可知，实施例6制备的钛合金板材成分均匀、无偏析。
实施例7
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)分别为150×2350×2000mm、200×2320×2020mm和150×2330×2010mm的3张SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)钛合金板坯，分别水切割为150×2320×2000mm、200×2320×2000mm和150×2320×2000mm的3张第一钛合金板坯；
将所述3张第一钛合金板坯分别用铣床进行铣面处理，铣面后所得钛合金板坯不平度分别为1.2mm/m、1.5mm/m和1.6mm/m，得到3张第二钛合金板坯；
将所述3张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用氩弧焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后钛合金板坯的四周进行封焊，得到尺寸为500×2320×2000mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中，在1050℃进行保温处理，保温580min，保温结束后，出炉，以所得半成品板坯的2320mm作为轧制的宽度方向，沿2000mm方向轧制至4000mm，然后再以板材的4000mm作为轧制的宽度方向，沿2320mm进行轧制，轧制的总变形量为75％，得到规格为125×4000×4640mm的SP700钛合金板材；然后再将所述125×4000×4640mm的SP700钛合金板材，放入加热炉中进行920℃的保温处理，保温165min，保温结束后，出炉，以所得板材的4000mm作为轧制的宽度方向，沿4640mm方向进行轧制，轧制的总变形量为75％，得到规格为31.25×4000×18560mm的超大规格SP700钛合金板材；
将所述超大规格SP700钛合金板材进行750℃/1.5h的热处理，得到超大规格SP700钛合金成品板材，板材单重约为10.44吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对实施例7制备的超大规格SP700钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样，测试结果如表7所示。
表7超大规格SP700钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
| 取样位置 | Al | V | Mo | Fe |
| 头部 | 4.46 | 2.98 | 1.89 | 1.94 |
| 1/4L处 | 4.43 | 2.95 | 1.93 | 1.98 |
| 1/2L处 | 4.40 | 2.98 | 1.92 | 1.92 |
| 3/4L处 | 4.42 | 2.93 | 1.90 | 1.90 |
| 尾部 | 4.47 | 2.92 | 1.95 | 1.89 |
由表7可知，本实施例制备的超大规格SP700钛合金成品板材成分均匀、无偏析。
实施例8
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)分别为180×1550×2100mm和180×1560×2150mm的各2张Ti38644(Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr)钛合金板坯，均水切割为180×1550×2100mm的4张第一钛合金板坯；
将所述4张第一钛合金板坯分别用铣床进行铣面处理，铣面后所得板坯不平度均为1mm/m，得到4张第二钛合金板坯；
将所述4张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用氩弧焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后钛合金板坯的四周进行封焊，得到尺寸为720×1550×2100mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中在900℃保温处理，保温780min，保温结束后，出炉，以所得板坯的1550mm作为轧制的宽度方向，沿2100mm方向轧制至4200mm，然后再以4200mm作为轧制的宽度方向，沿1550mm方向进行轧制，轧制的总变形量为80％，得到规格为144×4200×3875mm的Ti38644钛合金板材；然后将所述144×4200×3875mm的Ti38644钛合金板材放入加热炉中，在900℃进行保温处理，保温180min，保温结束后，出炉以所得板材的4200mm作为轧制的宽度方向，沿3875mm方向进行进行轧制，轧制的总变形量为85％，得到规格为21.6×4200×25833mm的超大规格Ti38644钛合金板材；
将所述超大规格Ti38644钛合金板材进行815℃/1.5h+550℃/24h的热处理，得到超大规格Ti38644钛合金成品板材，板材的单重约为10.55吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对实施例8制备的超大规格Ti38644钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样，测试结果如表8所示。
表8超大规格Ti38644钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
| 取样位置 | Al | V | Cr | Mo | Zr |
| 头部 | 2.92 | 7.94 | 5.95 | 3.88 | 3.95 |
| 1/4L处 | 2.93 | 7.96 | 5.98 | 3.87 | 3.98 |
| 1/2L处 | 2.96 | 7.92 | 5.92 | 3.92 | 3.96 |
| 3/4L处 | 2.90 | 7.95 | 5.91 | 3.90 | 3.93 |
| 尾部 | 2.93 | 7.90 | 5.93 | 3.92 | 3.92 |
由表8可知，本实施例制备的超大规格Ti38644钛合金成品板材成分均匀，无偏析。
实施例9
将尺寸规格(厚度×宽度×长度)分别为170×2520×2600mm、190×2530×2620mm和150×2520×2610mm的3张SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)钛合金板坯，分别水切割为170×2500×2600mm、190×2500×2600mm和150×2500×2600mm的3张第一钛合金板坯；
将所述3张第一钛合金板坯进行铣面处理，铣面后的板坯不平度分别为1.2mm/m、1.3mm/m和1.5mm/m，得到3张第二钛合金板坯；
将所述3张第二钛合金板坯按照厚度方向对齐叠放，然后沿叠放第二钛合金板坯的四周采用氩弧焊进行点焊固定，再采用真空电子束对叠放后板坯的四周进行封焊，得到510×2500×2600mm的半成品板坯；
将所述半成品板坯放入加热炉中在1000℃进行保温处理，保温550min，保温结束后，出炉以所得半成品板坯的2500mm作为轧制的宽度，沿2600mm方向轧制至4020mm，然后再以4020mm作为轧制的宽度方向，沿2600mm方向进行轧制，轧制的总变形量为70％，得到规格为153×4020×5390mm的SP700钛合金板材；然后再将所述153×4020×5390mm的SP700钛合金板材放入加热炉中，在920℃进行保温处理，保温190min，保温结束后，出炉以所得板材的4020mm作为轧制的宽度方向，沿5390mm方向进行进行轧制，轧制的总变形量为75％，得到规格为38.25×4020×21560mm的超大规格SP700钛合金板材；
将所述超大规格SP700钛合金板材进行780℃/1.8h的热处理，得到超大规格SP700钛合金成品板材，板材的单重约为14.92吨。
性能测试
采用ASTM E2371-13的检测方法，对本实施例制备的超大规格SP700钛合金成品板材进行成分测试，沿板材的长度方向，在头部、1/4L处、1/2L处、3/4L处、尾部进行5点取样。测试结果如表9所示。
表9超大规格SP700钛合金成品板材化学成分测试结果，wt/％
| 取样位置 | Al | V | Mo | Fe |
| 头部 | 4.48 | 2.97 | 1.90 | 1.96 |
| 1/4L处 | 4.45 | 2.95 | 1.93 | 1.95 |
| 1/2L处 | 4.43 | 2.96 | 1.95 | 1.92 |
| 3/4L处 | 4.42 | 2.93 | 1.92 | 1.90 |
| 尾部 | 4.47 | 2.94 | 1.95 | 1.91 |
由表9可知，本实施例制备的超大规格SP700钛合金成品板材成分均匀且无偏析。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种超大规格钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
将多张钛合金板坯进行定尺加工，得到多张第一钛合金板坯；每张所述第一钛合金板坯的长度相同，每张所述第一钛合金板坯的宽度相同；所述钛合金板坯的厚度为150～500mm，宽度为1550～5000，长度为1500～2600；
将所述多张第一钛合金板坯分别进行表面处理，得到多张第二钛合金板坯；多张钛合金板坯的张数≥2；
将所述多张第二钛合金板坯按厚度方向对齐叠放，沿叠放多张钛合金板坯的四周依次进行点焊固定和封焊，得到半成品板坯；半成品板坯厚度为400～800mm，宽度为1550～5000mm，长度为1500～2600mm；
将所述半成品板坯循环进行热轧处理，热轧处理后板材的厚度×宽度×长度为15-60mm*3200-5000mm*18560-64000mm；将所得板坯热处理后，得到超大规格钛合金板材；所述循环进行热轧处理的次数≥2；
每次所述热轧处理的温度独立为900～1150℃，保温时间独立为(H+30～H+120)min，其中，H代表半成品板坯的厚度值；
所述热轧处理过程中，每次轧制的总变形量为50～85％；
每次所述热轧处理的过程独立包括保温过程和轧制过程；
热处理工艺为750-950℃/1-1.8h或700℃/1.5h+520℃/8h，或者815℃/1.5h+550℃/24h
所述超大规格钛合金板材的单重＞10吨。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面处理的方法为铣面，所述表面处理后所得多张钛合金板坯的表面不平度独立地≤2mm/m。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述点焊的焊接方式为氩弧焊或激光焊。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述封焊的焊接方式为真空电子束焊接。
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