CN114561529A - 一种Ti-Ni-Cr高硬度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Ti‑Ni‑Cr高硬度钛合金板材的制备方法，涉及钛合金板材加工技术领域。本发明将多张易加工变形的钛板、镍铬合金板和镍板进行包套真空封焊，然后通过轧制(热轧)+扩散(固溶处理和时效处理)的方法，制备得到高硬度钛合金板材，解决了Ti‑Ni‑Cr系金属间化合物难加工的问题。同时，本发明可以灵活的将多张易变形加工的板材组合进行包套轧制，满足对不同厚度高硬度板材的需求，其制备工艺简单，易于工业化生产，生产效率高，生产成本低。本发明制备的钛合金板材硬度高，HRC值大于60，耐磨性好，耐腐蚀性强。

Description

一种Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的制备方法
技术领域
本发明涉及钛合金板材加工技术领域，具体涉及一种Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的制备方法。
背景技术
钛合金具有优异的性能，如耐腐蚀性、比强度高、抗氧化性等，在航空航天、海洋工程、生物医学和体育用品等领域有着广泛的应用。但是目前常规钛合金可使用硬度值较低(HRC通常为25～45)，且普遍存在耐磨性能差的缺点，在很大程度上影响了钛及钛合金产品的进一步开发与应用，极大限制了钛合金在高硬度服役环境下的应用。
TiNi60合金具有高强度、高硬度(HRC为58～62)、比强度高、弹性模量低、尺寸稳定性好，且耐磨性、耐腐蚀性能优异等优点，其既有部分陶瓷的特性，又有金属材料的弹性和塑性。若在TiNi60合金中添加适量Cr，其硬度和耐磨性可进一步提高，但该合金为有序金属间化合物，加工难度大，目前铸造和粉末冶金法为该合金的主要制备方法。若采用铸造法+轧制或粉末冶金法+轧制的方法制备高硬度钛合金板材，均无法避免Ti-Ni-Cr合金难加工的问题，且采用粉末冶金法制备的板坯脆性大，塑性差，若板坯表面不包覆易加工金属，板坯在加工时易开裂，尤其是对于难加工的Ti-Ni-Cr合金。因此，有必要开发一种高硬度钛合金板材的制备方法，以满足钛合金在高硬度服役环境下的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的制备方法，采用本发明的方法能够解决Ti-Ni-Cr系金属间化合物难加工的问题，制备的高硬度钛合金板材硬度高、耐磨性好。
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Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
以由下至上依次叠放的钛板、镍铬合金板和镍板为一个复合单元；将若干所述复合单元进行上下叠放，得到复合板材；
将所述复合板材进行包套真空封焊，得到包套坯料；
将所述包套坯料进行热轧，得到热轧板；
将所述热轧板依次进行固溶处理和时效处理，得到半成品板材；
将所述半成品板材进行包套分离，得到Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材。
优选地，以质量百分比计，所述复合板材的元素组成为：Ni 60～65％，Cr 5～10％，余量为Ti。
优选地，所述复合板材中复合单元的个数为3个以上。
优选地，所述包套真空封焊采用的包套材料为钢板；所述包套材料的厚度为5～15mm。
优选地，所述热轧的加热温度为880～940℃，保温时间为(H+10～H+50)min，其中H为包套后坯料的总厚度，单位为mm。
优选地，所述热轧的总变形量为70～90％。
优选地，所述固溶处理的温度为850～900℃，保温时间为1～2h。
优选地，所述时效处理的温度为400～450℃，保温时间为2～6h。
优选地，所述Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的厚度为1.2～3.5mm。
优选地，所述钛板、镍铬合金板和镍板在叠放前还包括表面预处理。
本发明提供了一种Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的制备方法，本发明将多张易加工变形的钛板、镍铬合金板和镍板进行包套真空封焊，然后通过轧制(热轧)+扩散(固溶处理和时效处理)的方法，制备得到高硬度钛合金板材，解决了Ti-Ni-Cr系金属间化合物难加工的问题。同时，本发明可以灵活的将多张易变形加工的板材组合进行包套轧制，满足对不同厚度高硬度板材的需求，其制备工艺简单，易于工业化生产，生产效率高，生产成本低。
本发明制备的钛合金板材硬度高，HRC值大于60，耐磨性好，耐腐蚀性强。
具体实施方式
本发明提供了一种Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
以由下至上依次叠放的钛板、镍铬合金板和镍板为一个复合单元；将若干所述复合单元进行上下叠放，得到复合板材；
将所述复合板材进行包套真空封焊，得到包套坯料；
将所述包套坯料进行热轧，得到热轧板；
将所述热轧板依次进行固溶处理和时效处理，得到半成品板材；
将所述半成品板材进行包套分离，得到Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材。
本发明以由下至上依次叠放的钛板、镍铬合金板和镍板为一个复合单元；将若干所述复合单元进行上下叠放，得到复合板材。在本发明中，所述钛板优选为纯钛板，更优选为TA1或TA2；所述镍板为纯镍板；所述镍铬合金板为商业化的镍铬合金板，更优选为Cr30Ni70板或Cr20Ni80板。在本发明中，所述钛板、镍铬合金板和镍板的长宽尺寸优选相同。
在本发明中，所述钛板、镍铬合金板和镍板在叠放前还包括表面预处理。本发明优选经过表面预处理使板材表面呈金属本色，无异物、无油污。在本发明中，所述钛板和镍铬合金板的表面预处理方法优选为采用硝酸和氢氟酸的混合液进行表面预处理；所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸和氢氟酸的体积比优选为3:1；所述硝酸的质量浓度优选为5～10％；所述氢氟酸的质量浓度优选为1.67～3.3％。在本发明中，所述镍板的表面预处理方法优选为采用硫酸和硝酸的混合液进行表面预处理；所述硫酸和硝酸的混合液中硫酸和硝酸的体积比优选为2:3；所述硫酸的质量浓度优选为30～35％；所述硝酸的质量浓度优选为45～52.5％。
在本发明中，以质量百分比计，所述复合板材的元素组成优选为：Ni60～65％，Cr5～10％，余量为Ti；更优选为Ni 61～63％，Cr 6～9％，余量为Ti。在本发明中，所述复合板材优选还包括不可避免的杂质。在本发明中，所述钛板、镍铬合金板和镍板的比例以满足上述复合板材的元素组成为宜。在本发明中，所述钛板的厚度优选为0.6～0.78mm；所述镍铬合金板的厚度优选为0.3～0.57mm；所述镍板的厚度优选为0.28～0.45mm。
在本发明中，所述复合板材中复合单元的个数优选为3个以上。本发明通过控制复合单元的叠放个数，可以得到不同厚度的Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材。
得到复合板材后，本发明将所述复合板材进行包套真空封焊，得到包套坯料。在本发明中，所述包套真空封焊采用的包套材料优选为钢板，更优选为普碳钢Q235钢板。在本发明中，所述包套材料的厚度优选为5～15mm。在本发明中，与所述复合板材接触的包套材料表面优选涂覆隔离剂。
得到包套坯料后，本发明将所述包套坯料进行热轧，得到热轧板。在本发明中，所述热轧的加热温度优选为880～940℃，更优选为900～930℃；保温时间优选为(H+10～H+50)min，其中H为包套后坯料的总厚度，单位为mm。在本发明中，所述热轧优选为多道次轧制。在本发明中，所述热轧的总变形量优选为70～90％，更优选为75～80％。
得到热轧板后，本发明将所述热轧板依次进行固溶处理和时效处理，得到半成品板材。在本发明中，所述固溶处理的温度优选为850～900℃，更优选为860～880℃；保温时间优选为1～2h，更优选为1.5h。在本发明中，所述时效处理的温度优选为400～450℃，更优选为420～440℃；保温时间优选为2～6h，更优选为3～5h。本发明通过固溶处理和时效处理能够提高钛合金板材的硬度。
得到半成品板材后，本发明将所述半成品板材进行包套分离，得到Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材。在本发明的具体实施例中，所述包套分离的方法包括：用剪床将半成品板材的头尾部分先切除，直至包套内的板材裸露出来，然后再将半成品板材宽度方向的两个边部切除，实现包套分离。
在本发明中，所述Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的厚度优选为1.2～3.5mm，更优选为2～3mm。
在本发明中，所述Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的硬度优选为HRC62～HRC 64。
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
步骤一、按照Ni的质量百分数为61％，铬的质量百分数为9％，余量为Ti和不可避免的杂质，选取0.65mm×1000mm×1250mm的TA1钛合金板材3张、0.35mm×1000mm×1200mm的Cr30Ni70板材3张、0.45mm×1000mm×1200mm的纯镍板材3张，并分别将9张板材剪切为宽度1000mm、长度1200mm的板材；
步骤二、将步骤一得到的TA1板材和Cr30Ni70板材，采用硝酸和氢氟酸的混合液进行表面预处理，所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸和氢氟酸的体积比为3:1；所述硝酸的质量浓度为5％；所述氢氟酸的质量浓度为1.67％；纯镍板材采用硫酸和硝酸的混合液进行表面预处理，所述硫酸和硝酸的混合液中硫酸和硝酸的体积比为2:3；所述硫酸的质量浓度为35％；所述硝酸的质量浓度为52.5％；
步骤三、选取5mm×1080mm×1280mm的Q235钢板2张，5mm×30mm×1280mm的Q235钢板2张，5mm×30mm×1020mm的Q235钢板2张，并将2张5mm×1080mm×1280mm的钢板其中一面刷隔离剂，然后将步骤二表面预处理的板材按照TA1板材、Cr30Ni70板材、纯镍板材、TA1板材、Cr30Ni70板材、纯镍板材、TA1板材、Cr30Ni70板材、纯镍板材的顺序，上下叠放置于5mm×1080mm×1280mm涂有隔离剂一面的1张钢板上，然后将5mm×30mm×1280mm钢板2张，5mm×30mm×1020mm钢板2张，置于复合板材的四周，再将1张5mm×1080mm×1280mm的Q235钢板置于复合板材的最上面，且与复合板材接触的面为刷隔离剂的一面；叠放完成后再对包套四周进行点焊固定，最后用真空电子束对包套四周进行封焊，得到尺寸为15mm×1080mm×1280mm的包套坯料；
步骤四、将步骤三得到的包套坯料，放入加热炉中进行加热温度为940℃的加热处理，保温为25min，保温结束后，出炉以板坯的1080mm作为轧制的宽度方向，沿1280mm方向进行轧制，轧制的总变形量为70％，得到规格为4.5mm×1080mm×4267mm的热轧板；
步骤五、将步骤四得到的热轧板进行加热温度为900℃，保温时间为2h的热处理，然后再在400℃的加热条件下保温6h，得到半成品板材；
步骤六：将步骤五得到的半成品板材进行包套分离，得到厚度为1.35mm、HRC为62的高硬度钛合金板材。
实施例2
步骤一、按照Ni的质量百分数为62％，铬的质量百分数为8％，余量为Ti和不可避免的杂质，选取0.67mm×1080mm×1300mm的TA1钛合金板材4张、0.48mm×1080mm×1320mm的Cr20Ni80板材4张、0.33mm×1080mm×1300mm的纯镍板材4张，并分别将12张板材剪切为宽度1080mm、长度1300mm的板材；
步骤二、将步骤一得到的TA1板材和Cr20Ni80板材，采用硝酸和氢氟酸的混合液进行表面预处理，所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸和氢氟酸的体积比为3:1；所述硝酸的质量浓度为7％；所述氢氟酸的质量浓度为2.3％；纯镍板材采用硫酸和硝酸的混合液进行表面预处理，所述硫酸和硝酸的混合液中硫酸和硝酸的体积比为2:3；所述硫酸的质量浓度为30％；所述硝酸的质量浓度为45％；
步骤三、选取10mm×1160mm×1380mm的Q235钢板2张，5mm×30mm×1380mm的Q235钢板2张，5mm×30mm×1100mm的Q235钢板2张，并将2张10mm×1160mm×1380mm的Q235钢板其中一面刷隔离剂，然后将步骤二表面预处理的板材按照TA1板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材、TA1板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材、TA1板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材、TA1板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材的顺序，上下叠放置于10mm×1160mm×1380mm涂有隔离剂一面的1张Q235钢板上，然后将5mm×30mm×1380mm的Q235钢板2张，5mm×30mm×1100mm的Q235钢板2张，置于复合板材的四周，再将1张10mm×1160mm×1380mm的Q235钢板置于复合板材的最上面，且与复合板材接触的面为刷隔离剂的一面；叠放完成后再对包套四周进行点焊固定，最后用真空电子束对包套四周进行封焊，得到尺寸为25mm×1080mm×1280mm的包套坯料；
步骤四、将步骤三得到的包套坯料，放入加热炉中进行加热温度为920℃的加热处理，保温为55min，保温结束后，出炉以板坯的1280mm作为轧制的宽度方向，沿1080mm方向进行轧制，轧制的总变形量为75％，得到规格为6.25mm×1280mm×4320mm的热轧板；
步骤五、将步骤四得到的热轧板进行加热温度为850℃，保温时间为1h的热处理，然后再在420℃的加热条件下，保温4h，得到半成品板材；
步骤六：将步骤五得到的半成品板材进行包套分离，得到厚度为1.48mm、HRC为63的高硬度钛合金板材。
实施例3
步骤一、按照Ni的质量百分数为60％，铬的质量百分数为5％，余量为Ti和不可避免的杂质，选取0.78mm×1025mm×1110mm的TA2钛合金板材6张、0.3mm×1025mm×1110mm的Cr20Ni80板材6张、0.45mm×1020mm×1110mm的纯镍板材6张，并分别将18张板材剪切为宽度1020mm、长度1110mm的板材；
步骤二、将步骤一得到的TA2板材和Cr20Ni80板材，采用硝酸和氢氟酸的混合液进行表面预处理，所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸和氢氟酸的体积比为3:1；所述硝酸的质量浓度为10％；所述氢氟酸的质量浓度为3.3％；纯镍板材采用硫酸和硝酸的混合液进行表面预处理，所述硫酸和硝酸的混合液中硫酸和硝酸的体积比为2:3；所述硫酸的质量浓度为32％；所述硝酸的质量浓度为48％；
步骤三、选取10mm×1100mm×1190mm的Q235钢板2张，9mm×30mm×1190mm的Q235钢板2张，9mm×30mm×1040mm的Q235钢板2张，并将2张10mm×1100mm×1190mm的Q235钢板其中一面刷隔离剂，然后将步骤二表面预处理的板材按照TA2板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材、TA2板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材(以此类推)……的顺序，上下叠放置于10mm×1100mm×1190mm涂有隔离剂一面的1张Q235钢板上，然后将9mm×30mm×1190mm的Q235钢板2张，9mm×30mm×1040mm的Q235钢板2张，置于复合板材的四周，再将1张10mm×1100mm×1190mm的Q235钢板置于复合板材的最上面，且与复合板材接触的面为刷隔离剂的一面；叠放完成后再对包套四周进行点焊固定，最后用真空电子束对包套四周进行封焊，得到尺寸为29mm×1100mm×1190mm的包套坯料。
步骤四、将步骤三得到的包套坯料，放入加热炉中进行加热温度为880℃的加热处理，保温为60min，保温结束后，出炉以板坯的1100mm作为轧制的宽度方向，沿1190mm方向进行轧制，轧制的总变形量为80％，得到规格为5.8mm×1100mm×5950mm的热轧板；
步骤五、将步骤四得到的热轧板进行加热温度为850℃，保温时间为1.5h的热处理，然后再在450℃的加热条件下，保温2h，得到半成品板材；
步骤六：将步骤五得到的半成品板材进行包套分离，最终获得厚度为1.83mm、HRC为63的高硬度钛合金板材。
实施例4
步骤一、按照Ni的质量百分数为65％，铬的质量百分数为6％，余量为Ti和不可避免的杂质，选取0.64mm×1280mm×1200mm的TA2钛合金板材8张、0.37mm×1280mm×1200mm的Cr20Ni80板材8张、0.45mm×1280mm×1220mm的纯镍板材8张，并分别将24张板材剪切为宽度1280mm、长度为1200mm的板材；
步骤二、将步骤一得到的TA2板材和Cr20Ni80板材，采用硝酸和氢氟酸的混合液进行表面预处理，所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸和氢氟酸的体积比为3:1；所述硝酸的质量浓度为8％；所述氢氟酸的质量浓度为2.67％；纯镍板材采用硫酸和硝酸的混合液进行表面预处理，所述硫酸和硝酸的混合液中硫酸和硝酸的体积比为2:3；所述硫酸的质量浓度为33％；所述硝酸的质量浓度为49.5％；
步骤三、选取15mm×1360mm×1300mm的Q235钢板2张，12mm×30mm×1360mm的Q235钢板2张，12mm×30mm×1240mm的Q235钢板2张，并将2张15mm×1360mm×1300mm的Q235钢板其中一面刷隔离剂，然后将步骤二表面预处理的板材按照TA2板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材、TA2板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材(以此类推)……的顺序，上下叠放置于15mm×1360mm×1300mm涂有隔离剂一面的1张Q235钢板上，然后将12mm×30mm×1360mm的Q235钢板2张，12mm×30mm×1240mm的Q235钢板2张，置于复合板材的四周，再将1张15mm×1360mm×1300mm的Q235钢板置于复合板材的最上面，且与复合板材接触的面为刷隔离剂的一面；叠放完成后再对包套四周进行点焊固定，最后用真空电子束对包套四周进行封焊，得到尺寸为42mm×1360mm×1300mm的包套坯料。
步骤四、将步骤三得到的包套坯料，放入加热炉中进行加热温度为900℃的加热处理，保温为92min，保温结束后，出炉以板坯的1360mm作为轧制的宽度方向，沿1300mm方向进行轧制，轧制的总变形量为90％，得到规格为4.2mm×1360mm×13000mm的热轧板；
步骤五、将步骤四得到的热轧板进行加热温度为850℃，保温时间为2h的热处理，然后再在450℃的加热条件下，保温3h，得到半成品板材；
步骤六：将步骤五得到的半成品板材进行包套分离，最终获得厚度为1.2mm、HRC为64的高硬度钛合金板材。
实施例5
步骤一、按照Ni的质量百分数为63％，铬的质量百分数为10％，余量为Ti和不可避免的杂质，选取0.6mm×1080mm×1300mm的TA1钛合金板材10张、0.57mm×1080mm×1310mm的Cr20Ni80板材10张、0.28mm×1080mm×1300mm的纯镍板材10张，并分别将30张板材剪切为宽度1080mm，长度1300mm的板材；
步骤二、将步骤一得到的TA1板材和Cr20Ni80板材，采用硝酸和氢氟酸的混合液进行表面预处理，所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸和氢氟酸的体积比为3:1；所述硝酸的质量浓度为6％；所述氢氟酸的质量浓度为2％；纯镍板材采用硫酸和硝酸的混合液进行表面预处理，所述硫酸和硝酸的混合液中硫酸和硝酸的体积比为2:3；所述硫酸的质量浓度为30％；所述硝酸的质量浓度为45％；
步骤三、选取15mm×1160mm×1380mm的Q235钢板2张，15mm×30mm×1380mm的Q235钢板2张，15mm×30mm×1100mm的Q235钢板2张，并将2张15mm×1160mm×1380mm的Q235钢板其中一面刷隔离剂，然后将步骤二表面预处理的板材按照TA1板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材、TA1板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材(以此类推)……的顺序，上下叠放置于15mm×1160mm×1380mm涂有隔离剂一面的1张Q235钢板上，然后将15mm×30mm×1380mm的Q235钢板2张，15mm×30mm×1100mm的Q235钢板2张，置于复合板材的四周，再将1张15mm×1160mm×1380mm的Q235钢板置于复合板材的最上面，且与复合板材接触的面为刷隔离剂的一面；叠放完成后再对包套四周进行点焊固定，最后用真空电子束对包套四周进行封焊，得到尺寸为45mm×1160mm×1380mm的包套坯料。
步骤四、将步骤三得到的包套坯料，放入加热炉中进行加热温度为880℃的加热处理，保温为75min，保温结束后，出炉以板坯的1380mm作为轧制的宽度方向，沿1160mm方向进行轧制，轧制的总变形量为80％，得到规格为9mm×1380mm×5800mm的热轧板；
步骤五、将步骤四得到的热轧板进行加热温度为880℃，保温时间为1h的热处理，然后再在430℃的加热条件下，保温5h，得到半成品板材；
步骤六：将步骤五得到的半成品板材进行包套分离，最终获得厚度为2.9mm、HRC为62的高硬度钛合金板材。
实施例6
步骤一、按照Ni的质量百分数为60％，铬的质量百分数为5％，余量为Ti和不可避免的杂质，选取0.78mm×1025mm×1110mm的TA2钛合金板材3张、0.3mm×1025mm×1100mm的Cr20Ni80板材3张、0.45mm×1020mm×1100mm的纯镍板材3张，并分别将9张板材剪切为宽度1020mm、长度1100mm的板材；
步骤二、将步骤一得到的TA2板材和Cr20Ni80板材，采用硝酸和氢氟酸的混合液进行表面预处理，所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸和氢氟酸的体积比为3:1；所述硝酸的质量浓度为8％；所述氢氟酸的质量浓度为2.67％；纯镍板材采用硫酸和硝酸的混合液进行表面预处理，所述硫酸和硝酸的混合液中硫酸和硝酸的体积比为2:3；所述硫酸的质量浓度为32％；所述硝酸的质量浓度为48％；
步骤三、选取8mm×1100mm×1180mm的Q235钢板2张，5mm×30mm×1180mm的Q235钢板2张，5mm×30mm×1040mm的Q235钢板2张，并将2张8mm×1100mm×1180mm的Q235钢板其中一面刷隔离剂，然后将步骤二表面预处理的板材按照TA2板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材、TA2板材、Cr20Ni80板材、纯镍板材(以此类推)……的顺序，上下叠放置于8mm×1100mm×1180mm涂有隔离剂一面的1张Q235钢板上，然后将5mm×30mm×1180mm的Q235钢板2张，5mm×30mm×1040mm的Q235钢板2张，置于复合板材的四周，再将1张8mm×1100mm×1180mm的Q235钢板置于复合板材的最上面，且与复合板材接触的面为刷隔离剂的一面；叠放完成后再对包套四周进行点焊固定，最后用真空电子束对包套四周进行封焊，得到尺寸为21mm×1100mm×1180mm的包套坯料。
步骤四、将步骤三得到的包套坯料，放入加热炉中进行加热温度为920℃的加热处理，保温为40min，保温结束后，出炉以板坯的1180mm作为轧制的宽度方向，沿1100mm方向进行轧制，轧制的总变形量为73.8％，得到规格为5.5mm×1180mm×4200mm的热轧板；
步骤五、将步骤四得到的热轧板进行加热温度为880℃，保温时间为2h的热处理，然后再在430℃的加热条件下，保温3h，得到半成品板；
步骤六：将步骤五得到的半成品板材进行包套分离，最终获得厚度为1.2mm、HRC为64的高硬度钛合金板材。
实施例7
步骤一、按照Ni的质量百分数为62％，铬的质量百分数为9％，余量为Ti和不可避免的杂质，选取0.64mm×1025mm×1110mm的TA2钛合金板材6张、0.38mm×1025mm×1100mm的Cr30Ni70板材6张、0.45mm×1020mm×1100mm的纯镍板材6张，并分别将18张板材剪切为宽度1020mm、长度1100mm的板材；
步骤二、将步骤一得到的TA2板材和Cr30Ni70板材，采用硝酸和氢氟酸的混合液进行表面预处理，所述硝酸和氢氟酸的混合液中硝酸和氢氟酸的体积比为3:1；所述硝酸的质量浓度为10％；所述氢氟酸的质量浓度为3.3％；纯镍板材采用硫酸和硝酸的混合液进行表面预处理，所述硫酸和硝酸的混合液中硫酸和硝酸的体积比为2:3；所述硫酸的质量浓度为35％；所述硝酸的质量浓度为52.5％；
步骤三、选取10mm×1100mm×1180mm Q235钢板2张，9mm×30mm×1180mm的Q235钢板2张，9mm×30mm×1040mm的Q235钢板2张，并将2张10mm×1100mm×1180mm的Q235钢板其中一面刷隔离剂，然后将步骤二表面预处理的板材按照TA2板材、Cr30Ni70板材、纯镍板材、TA2板材、Cr30Ni70板材、纯镍板材(以此类推)……的顺序，上下叠放置于10mm×1100mm×1180mm涂有隔离剂一面的1张Q235钢板上，然后将9mm×30mm×1180mm的Q235钢板2张，9mm×30mm×1040mm的Q235钢板2张，置于复合板材的四周，再将1张10mm×1100mm×1180mm的Q235钢板置于复合板材的最上面，且与复合板材接触的面为刷隔离剂的一面；叠放完成后再对包套四周进行点焊固定，最后用真空电子束对包套四周进行封焊，得到尺寸为29mm×1100mm×1180mm的包套坯料；
步骤四、将步骤三得到的包套坯料，放入加热炉中进行加热温度为930℃的加热处理，保温为50min，保温结束后，出炉以板坯的1180mm作为轧制的宽度方向，沿1100mm方向进行轧制，轧制的总变形量为75％，得到规格为7.25mm×1180mm×4400mm的热轧板；
步骤五、将步骤四得到的热轧板进行加热温度为880℃，保温时间为1.5h的热处理，然后再在430℃的加热条件下，保温5h，得到半成品板材；
步骤六：将步骤五得到的半成品板材进行包套分离，最终获得厚度为2.2mm、HRC为64的高硬度钛合金板材。
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 (10)

1.一种Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的制备方法，包括以下步骤：
以由下至上依次叠放的钛板、镍铬合金板和镍板为一个复合单元；将若干所述复合单元进行上下叠放，得到复合板材；
将所述复合板材进行包套真空封焊，得到包套坯料；
将所述包套坯料进行热轧，得到热轧板；
将所述热轧板依次进行固溶处理和时效处理，得到半成品板材；
将所述半成品板材进行包套分离，得到Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述复合板材的元素组成为：Ni 60～65％，Cr 5～10％，余量为Ti。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述复合板材中复合单元的个数为3个以上。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包套真空封焊采用的包套材料为钢板；所述包套材料的厚度为5～15mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热轧的加热温度为880～940℃，保温时间为(H+10～H+50)min，其中H为包套后坯料的总厚度，单位为mm。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述热轧的总变形量为70～90％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为850～900℃，保温时间为1～2h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为400～450℃，保温时间为2～6h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Ti-Ni-Cr高硬度钛合金板材的厚度为1.2～3.5mm。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛板、镍铬合金板和镍板在叠放前还包括表面预处理。
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Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB755033A (en) * 1953-02-03 1956-08-15 Lukens Steel Co Composite metal products and process of preparing same
JPS59206183A (ja) * 1983-05-09 1984-11-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd チタンまたはチタン合金クラツド鋼の製造方法
US4831708A (en) * 1985-04-05 1989-05-23 Nippon Steel Corporation Method for producing a clad plate by hot rolling
JPH01317691A (ja) * 1988-06-20 1989-12-22 Kobe Steel Ltd クラッド鋼板の製造方法
JP2007023346A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Jfe Steel Kk 歪時効特性に優れた高強度溶接鋼管の製造方法
JP2012149283A (ja) * 2011-01-17 2012-08-09 Nippon Steel Corp α＋β型チタン合金の熱間圧延方法
CN103464873A (zh) * 2013-09-27 2013-12-25 山东大学 一种钛合金与镍基高温合金的电弧焊工艺
CN105080999A (zh) * 2015-09-16 2015-11-25 哈尔滨工业大学 一种预热压复合及包套热轧制备TiAl/Ti合金层状复合板材的方法
CN105779823A (zh) * 2015-12-30 2016-07-20 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种镍基粉末高温烯合金的制备方法
CN106270325A (zh) * 2016-08-09 2017-01-04 同济大学 一种适用于Ti‑Al系金属间化合物等温锻造的包套方法
CN107649515A (zh) * 2017-09-30 2018-02-02 哈尔滨工业大学 一种热轧制备钛合金表面高硬度耐磨TiFe/Ti复合材料涂层的方法
CN107699831A (zh) * 2017-10-13 2018-02-16 东北大学 基于复合结构设计的包套轧制铸态TiAl合金板材方法
WO2018036382A1 (zh) * 2016-08-23 2018-03-01 南京钢铁股份有限公司 一种tmcp型桥梁用不锈钢复合板的制备方法
CN109957690A (zh) * 2019-05-09 2019-07-02 广西南南铝加工有限公司 一种电子产品外观件用铝合金复合材料制备方法
CN110872661A (zh) * 2018-08-29 2020-03-10 淮安聚友新能源科技有限公司 一种耐高温的钛合金板及其制备方法
CN111644465A (zh) * 2019-11-22 2020-09-11 西部金属材料股份有限公司 一种高温钛合金板材及其制备方法和应用
CN112874059A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 鞍钢股份有限公司 一种低成本炼化管道用耐蚀耐热复合板及其制造方法
CN112872573A (zh) * 2021-01-19 2021-06-01 西部金属材料股份有限公司 一种含易偏析元素的大规格金属坯料、超大规格金属坯料及其制备方法和应用
US20210260689A1 (en) * 2018-06-27 2021-08-26 Jfe Steel Corporation Clad steel plate and method of producing the same
CN113441912A (zh) * 2021-06-28 2021-09-28 西部金属材料股份有限公司 一种超大规格钛合金板材的制备方法

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB755033A (en) * 1953-02-03 1956-08-15 Lukens Steel Co Composite metal products and process of preparing same
JPS59206183A (ja) * 1983-05-09 1984-11-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd チタンまたはチタン合金クラツド鋼の製造方法
US4831708A (en) * 1985-04-05 1989-05-23 Nippon Steel Corporation Method for producing a clad plate by hot rolling
JPH01317691A (ja) * 1988-06-20 1989-12-22 Kobe Steel Ltd クラッド鋼板の製造方法
JP2007023346A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Jfe Steel Kk 歪時効特性に優れた高強度溶接鋼管の製造方法
JP2012149283A (ja) * 2011-01-17 2012-08-09 Nippon Steel Corp α＋β型チタン合金の熱間圧延方法
CN103464873A (zh) * 2013-09-27 2013-12-25 山东大学 一种钛合金与镍基高温合金的电弧焊工艺
CN105080999A (zh) * 2015-09-16 2015-11-25 哈尔滨工业大学 一种预热压复合及包套热轧制备TiAl/Ti合金层状复合板材的方法
CN105779823A (zh) * 2015-12-30 2016-07-20 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种镍基粉末高温烯合金的制备方法
CN106270325A (zh) * 2016-08-09 2017-01-04 同济大学 一种适用于Ti‑Al系金属间化合物等温锻造的包套方法
WO2018036382A1 (zh) * 2016-08-23 2018-03-01 南京钢铁股份有限公司 一种tmcp型桥梁用不锈钢复合板的制备方法
CN107649515A (zh) * 2017-09-30 2018-02-02 哈尔滨工业大学 一种热轧制备钛合金表面高硬度耐磨TiFe/Ti复合材料涂层的方法
CN107699831A (zh) * 2017-10-13 2018-02-16 东北大学 基于复合结构设计的包套轧制铸态TiAl合金板材方法
US20210260689A1 (en) * 2018-06-27 2021-08-26 Jfe Steel Corporation Clad steel plate and method of producing the same
CN110872661A (zh) * 2018-08-29 2020-03-10 淮安聚友新能源科技有限公司 一种耐高温的钛合金板及其制备方法
CN109957690A (zh) * 2019-05-09 2019-07-02 广西南南铝加工有限公司 一种电子产品外观件用铝合金复合材料制备方法
CN111644465A (zh) * 2019-11-22 2020-09-11 西部金属材料股份有限公司 一种高温钛合金板材及其制备方法和应用
CN112874059A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 鞍钢股份有限公司 一种低成本炼化管道用耐蚀耐热复合板及其制造方法
CN112872573A (zh) * 2021-01-19 2021-06-01 西部金属材料股份有限公司 一种含易偏析元素的大规格金属坯料、超大规格金属坯料及其制备方法和应用
CN113441912A (zh) * 2021-06-28 2021-09-28 西部金属材料股份有限公司 一种超大规格钛合金板材的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王蕊宁;杨建朝;吕利强;高文柱;奚正平;谢英杰;高维娜;: "不同热处理工艺对工业TC4合金板材组织和性能的影响", 钛工业进展, no. 06 *

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Publication number Publication date
CN114561529B (zh) 2023-06-30

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