CN115572860B - 一种钛合金板、钛合金板制备方法及炊具 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种钛合金板、钛合金板制备方法及炊具，该钛合金板按质量百分比计包括：Fe：0.1‑0.15％，Cu：0.08‑0.15％，N≤0.025％，H≤0.006％，O≤0.06％，其余为钛及不可避免杂质。本申请提供的钛合金板采用Fe、Cu微合金化，合金含量0.18‑0.3%，避免了添加Al、Cr、V等其他元素，使用该钛合金板制作的炊具不会出现游离的有害离子，进而能够防止有害离子进入体液中对人体造成毒害，并且合金成分比较低廉，节省了成本。
Description
技术领域
本申请涉及新材料技术领域，尤其涉及一种钛合金板、钛合金板制备方法及炊具。
背景技术
高压锅是一种厨房的炊具，其通过液体在较高气压下沸点会提升这一物理现象，使水可以达到较高温度而不沸腾，以加快炖煮食物的效率。用它可以将被蒸煮的食物加热到100℃以上，在高海拔地区，利用高压锅可避免水沸点降低而不易煮熟食物的问题。
但是，目前的高压锅等炊具采用铝合金和不锈钢等材料进行制作，这些材料存在强度不足、重金属析出等问题。
发明内容
本申请通过提供一种钛合金板、钛合金板制备方法及炊具，以解决以上所述技术问题。
第一方面，本申请提供了一种钛合金板，所述钛合金板按质量百分比计包括：Fe：0.1-0.15％，Cu：0.08-0.15％，N≤0.025％，H≤0.006％，O≤0.06％，其余为钛及不可避免杂质。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，按质量百分比计包括：Fe：0.12-0.14％，Cu：0.09-0.12％，N≤0.025％，H≤0.006％，O≤0.06％，其余为钛及不可避免杂质。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述钛合金板的厚度为1.2-1.8mm。
第二方面，本申请提供了一种制备第一方面或第一方面任一种可能实现方式所述的钛合金板的方法，所述方法包括：将钛铁合金和紫铜屑进行混料，制作为电极，并采用真空自耗方式进行熔炼，获得铸锭；在加热炉温为1050±30℃且终锻温度不低于750℃的情况下，对所述铸锭进行锻造，获得板坯；将所述板坯出加热炉的温度控制在880-920℃，对所述板坯进行热轧，且轧制温度控制在700-875℃，获得热轧板；对所述热轧板进行冷轧，且冷轧压下率控制在60-85%，获得冷轧板；对所述冷轧板进行真空退火。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述对所述冷轧板进行真空退火包括：以6.0-8.0℃/s的加热速率加热所述冷轧板至400-450℃，保温80-120min；以2.0-3.0℃/s的加热速率再次加热所述冷轧板至500-650℃，保温60-180min；将所述冷轧板随炉冷却至50℃以下。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述钛铁合金的Fe的质量百分比为32%，所述铁钛合金中的固溶氧含量≤0.05%。
结合第二方面，在一种可能的实现方式中，采用真空自耗方式进行两次熔炼。
第三方面，本申请提供了一种炊具，所述炊具由第一方面或第一方面任一种可能的实现方式所述的钛合金板制成。
本申请中提供的技术方案，至少具有如下技术效果：
本申请提供的钛合金板采用Fe、Cu微合金化，合金含量0.18-0.3%，避免了添加Al、Cr、V等其他元素，使用该钛合金板制作的炊具不会出现游离的有害离子，进而能够防止有害离子进入体液中对人体造成毒害，并且合金成分比较低廉，节省了成本。在制备本申请的钛合金板时，微合金元素Cu和Fe固溶在基体中，达到了提高钛合金板的强度并保持高延伸率的强化效果，并使钛合金板的屈服强度能够达到500Mpa以上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对本申请或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例1的组织相图；
图2为本申请实施例4的组织相图；
图3为本申请提供的钛合金板制备方法的流程图；
图4为本申请提供的真空退火的流程图；
图5为本申请提供的高压锅的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。
本申请提供了一种钛合金板，该钛合金板按质量百分比计包括：Fe：0.1-0.15％，Cu：0.08-0.15％，N≤0.025％，H≤0.006％，O≤0.06％，其余为钛及不可避免杂质。
进一步地，该钛合金板按质量百分比计包括：Fe：0.12-0.14％，Cu：0.09-0.12％，N≤0.025％，H≤0.006％，O≤0.06％，其余为钛及不可避免杂质。
其中，钛合金板的厚度为1.2-1.8mm。
铜元素是β稳定元素，属于快共析型，是通过析出强化和固溶强化提高强度，以Cu或者Ti2Cu形式存在，阻碍晶粒长大，细化组织。
铁元素具有慢共析性质的特点，且价格低廉，是一种十分受欢迎的钛合金添加元素。在Ti中加入Fe可以提高纯钛的力学性能，可以达到其他二元系钛合金的水平，随着铁含量的增加，钛及钛合金的硬度和强度增加，延伸率下降，主要是因为铁元素具有较强的固溶强化作用。
本申请提供的钛合金板采用Fe、Cu微合金化，合金含量0.18-0.3%，避免了添加Al、Cr、V等其他元素，使用该钛合金板制作的炊具不会出现游离的有害离子，进而能够防止有害离子进入体液中对人体造成毒害，并且合金成分比较低廉，节省了成本。
本申请提供了制备上述钛合金板的方法，如图3所示，该方法包括步骤S301至步骤S305。
S301：冶炼。具体地，将钛铁合金和紫铜屑进行混料，制作为电极，并采用真空自耗方式进行熔炼，获得铸锭。其中，钛铁合金的Fe的质量百分比为32%，铁钛合金中的固溶氧含量≤0.05%；紫铜屑可以为T2紫铜屑。
此外，S301中可以采用真空自耗方式进行两次熔炼，以确保熔炼完全。
S302：锻造。具体地，在加热炉温为1050±30℃且终锻温度不低于750℃的情况下，对铸锭进行锻造，获得板坯。
S303：热轧。具体地，将板坯出加热炉的温度控制在880-920℃，对板坯进行热轧，且轧制温度控制在700-875℃，获得热轧板。
S304：冷轧。具体地，对热轧板进行冷轧，且冷轧压下率控制在60-85%，获得冷轧板。
S305：退火。具体地，对冷轧板进行真空退火。
步骤S305的包括如图4所示的步骤S401至S403。
S401：一次加热。具体地，以6.0-8.0℃/s的加热速率加热冷轧板至400-450℃，保温80-120min。
S402：二次加热。具体地，以2.0-3.0℃/s的加热速率再次加热冷轧板至500-650℃，保温60-180min。
S403：随炉冷却。具体地，将冷轧板随炉冷却至50℃以下。
通过以上步骤流程制备本申请的钛合金板时，微合金元素Cu和Fe固溶在基体中，达到了提高钛合金板的强度并保持高延伸率的强化效果，并使钛合金板的屈服强度能够达到500Mpa以上。
下面以表格的形式提供本申请的实施例1-5以及对比例1-3，用于说明本申请的技术效果。
表1 本申请各实施例及对比例的化学成分列表（wt%）
表2 本申请各实施例及对比例的主要工艺参数列表
表3 本申请各实施例及对比例的力学性能检测结果列表
表4 本申请各实施例及对比例的冲压成形和打压测试
以上的力学性能测试均是按照GB/T 3621-2012标准要求所进行，从表3和表4的实施例1-5中可以看出，本申请所生产的冷轧钛合金板的屈服强度在500MPa以上，断后伸长率A≥30%，屈强比＜0.95，晶粒度达7级以上。图1和图2分别为实施例1和实施例4的组织相图。将本申请提供的钛合金板用于冲压制备炊具具有良好的成形性能，同时，用其制备的高压锅进行打压测试的结果均≥500Kpa。
从对比例可以看出，对比例1和对比例2由于Fe和Cu含偏高、O含量偏高的化学成分问题，导致材料延伸率低于30%，进而冲压破裂，无法成形。对比例3因冷轧退火温度偏高，导致板材的晶粒粗大，屈服强度偏低，冲压成形后，用其制备的高压锅进行打压测试的结果不合格。
本申请还提供了一种炊具，该炊具由本申请上述的钛合金板制成。具体地，该炊具可以是高压锅、电饭锅、炒锅等。图5示出了使用本申请提供的钛合金板制成的高压锅。
本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种钛合金板，其特征在于，按质量百分比计包括：
Fe：0.1-0.15％，Cu：0.08-0.15％，N≤0.025％，H≤0.006％，O≤0.06％，其余为钛及不可避免杂质；
所述钛合金板的制备方法包括：
将钛铁合金和紫铜屑进行混料，制作为电极，并采用真空自耗方式进行熔炼，获得铸锭；
在加热炉温为1050±30℃且终锻温度不低于750℃的情况下，对所述铸锭进行锻造，获得板坯；
将所述板坯出加热炉的温度控制在880-920℃，对所述板坯进行热轧，且轧制温度控制在700-875℃，获得热轧板；
对所述热轧板进行冷轧，且冷轧压下率控制在60-85％，获得冷轧板；
对所述冷轧板进行真空退火，包括：以6.0-8.0℃/s的加热速率加热所述冷轧板至400-450℃，保温80-120min；以2.0-3.0℃/s的加热速率再次加热所述冷轧板至500-650℃，保温60-180min；将所述冷轧板随炉冷却至50℃以下。
2.根据权利要求1所述的钛合金板，其特征在于，按质量百分比计包括：
Fe：0.12-0.14％，Cu：0.09-0.12％，N≤0.025％，H≤0.006％，O≤0.06％，其余为钛及不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的钛合金板，其特征在于，所述钛合金板的厚度为1.2-1.8mm。
4.根据权利要求1所述的钛合金板，其特征在于，所述钛铁合金的Fe的质量百分比为32％，所述钛铁合金中的固溶氧含量≤0.05％。
5.根据权利要求1所述的钛合金板，其特征在于，采用真空自耗方式进行两次熔炼。
6.一种炊具，其特征在于，所述炊具由权利要求1-5任一项所述的钛合金板制成。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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