阅读说明：本技术 Ta15热轧板材组织控制的方法 (TA15 hot rolling plate structure control method ) 是由 李昌高 陈鑫 代广霖 李露 何小林 郭江雷 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及热轧板材领域,尤其是一种优化TA15的组织形貌和类型,同时让室温力学性能和高温力学性能均满足要求的TA15热轧板材组织控制的方法,包括如下步骤：a、成分控制：在原料海绵钛中配入纯铝、钛钼合金、海绵锆、铝钒合金及钛白粉；b、锻造开坯；c、粗轧开坯两火,其中,粗轧加热温度按相变点以下50℃控制；d、依次进行精轧第一轧程开坯和精轧第二轧程成材,其中,精轧加热温度按相变点以下100℃控制,精轧总变形率≥70％；精轧末轧程变形率≥30％,精轧终轧温度按650～700℃控制；g、退火。本发明尤其适用于TA15板材的组织控制工艺之中。(The invention relates to the field of hot rolled plates, in particular to a method for controlling the structure of a TA15 hot rolled plate, which optimizes the structure appearance and type of TA15 and simultaneously ensures that the room-temperature mechanical property and the high-temperature mechanical property meet the requirements, and comprises the following steps: a. controlling components: adding pure aluminum, titanium molybdenum alloy, sponge zirconium, aluminum vanadium alloy and titanium dioxide into the raw material of the sponge titanium; b. forging and cogging; c. two heating steps of rough rolling and cogging are carried out, wherein the heating temperature of the rough rolling is controlled at 50 ℃ below the phase transition point; d. performing finish rolling first rolling process cogging and finish rolling second rolling process rolling to form a finished product, wherein the finish rolling heating temperature is controlled at 100 ℃ below a phase change point, and the finish rolling total deformation rate is more than or equal to 70%; the deformation rate of the final rolling process of finish rolling is more than or equal to 30 percent, and the finish rolling temperature of the finish rolling is controlled according to 650-700 ℃; g. and (6) annealing. The invention is particularly suitable for the tissue control process of the TA15 plate.)

TA15热轧板材组织控制的方法

技术领域

本发明涉及热轧板材领域，尤其是一种TA15热轧板材组织控制的方法。

背景技术

钛及钛合金的性能优异，可广泛地应用到国民经济及国防事业的各个行业。随着航空技术的发展，钛以其优良的综合性能和其轻质的特点在航空领域的应用得到拓展。TA15作为一种近α型钛合金，除保留了钛基材料的轻质特点，其室温力学性能和高温力学性能均具有显著优势。但GJB 2505A中对TA15板材的组织类型有明确要求，除原始β晶界有效破碎，还需专门对TA15按组织评级图进行评定。而TA15特别是热轧成型的板材，热加工过程中，存在若加热温度过高则原始组织难以破碎、加热温度过低加工塑性难以保证的矛盾。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种优化TA15的组织形貌和类型，同时让室温力学性能和高温力学性能均满足要求的TA15热轧板材组织控制的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：TA15热轧板材组织控制的方法，包括如下步骤：a、成分控制：在原料海绵钛中配入纯铝、钛钼合金、海绵锆、铝钒合金及钛白粉，所得到的混合物内相应成分的质量百分比满足以下范围：Al：6.2～6.8％、Mo：0.8～1.5％、V：1～1.5％、Zr：1.8～2.2％以及O：0.06～0.09％；b、锻造开坯；c、粗轧开坯两火，其中，粗轧加热温度按相变点以下50℃控制；d、依次进行精轧第一轧程开坯和精轧第二轧程成材，其中，精轧加热温度按相变点以下100℃控制，精轧总变形率≥70％；精轧末轧程变形率≥30％，精轧终轧温度按650～700℃控制；g、退火。

进一步的是：所述退火方式为空冷。

本发明的有益效果是：本发明通过调整成分配比，扩大α相区，以提高可调整的加热温度范围上限，提高加工塑性，便于实现后续的变形率；通过控制温度在β相变点以下，避免过高的加热温度使材料组织恶化，并有利于后续轧制过程中的组织破碎；通过控制精轧总变形率及末轧程变形率来完成对原始组织的有效破碎，实现生成初生α相的条件；通过控制终轧温度在一个较低的温度以实现对原始组织更彻底、更全面的破碎，以实现再结晶过程中更均匀的生成α相，形成等轴的双态组织。本发明尤其适用于TA15板材的组织控制工艺之中。

附图说明

图1是本发明标准成品热轧板组织形貌的示意图。

图2是实施例1得到的热轧板组织形貌的示意图。

图3是实施例2得到的热轧板组织形貌的示意图。

图4是实施例3得到的热轧板组织形貌的示意图。

图5是实施例4得到的热轧板组织形貌的示意图。

具体实施方式

TA15热轧板材组织控制的方法，包括如下步骤：a、成分控制：在原料海绵钛中配入纯铝、钛钼合金、海绵锆、铝钒合金及钛白粉，所得到的混合物内相应成分的质量百分比满足以下范围：Al：6.2～6.8％、Mo：0.8～1.5％、V：1～1.5％、Zr：1.8～2.2％以及O：0.06～0.09％；b、锻造开坯；c、粗轧开坯两火，其中，粗轧加热温度按相变点以下50℃控制；d、依次进行精轧第一轧程开坯和精轧第二轧程成材，其中，精轧加热温度按相变点以下100℃控制，精轧总变形率≥70％；精轧末轧程变形率≥30％，精轧终轧温度按650～700℃控制；g、退火。

本发明的工艺流程主要为：真空自耗熔炼铸锭→锻造开坯→粗轧开坯→精轧成材。就其中的成分控制而言，用于以确保成分满足相关技术标准要求为前提，在可调整范围内增加α相稳定元素的配入比例，减少β相稳定元素的配入比例，其中，在原料海绵钛中配入Al：6.2～6.8％、Mo：0.8～1.5％、V：1～1.5％、Zr：1.8～2.2％以及O：0.06～0.09％，通过上述成分配比，可满足技术标准对成分的要求，同时尽可能地扩大了材料的α相区范围，使可执行的加热温度上限提高，也为后续实现尽可能大的总变形率和末轧程变形率创造条件。其次，本发明对温度以及变形率有相应的要求：通过控制加热温度，避免加热过程中组织的恶化；通过控制精轧总变形率、末轧程变形率及控制精轧终轧温度实现对原始组织的有效破碎，为再结晶过程生成等轴的初生α相创造条件。本发明可使TA15热轧板材原始组织完全破碎，并在后续热处理过程中生成等轴双态组织，组织类型完全满足GJB 2505A中对TA15的要求。同时，本发明可操作性强。通过调整成分，扩大α相区，使可执行的加热温度上限提高，一定程度上缓解了较低温度下加热导致的加工塑性不良的问题。另外，本发明除了使TA15组织满足要求，同时其性能指标也能完全满足GJB 2505A的要求。

实施例1

生产厚度为6.0mm厚的热轧板材

①压制电极时，根据原料的成分情况，根据计划成分配比，分别在海绵钛中配入纯铝、钛钼合金、海绵锆、铝钒合金及钛白粉。使成分满足以下范围：Al：6.2～6.8％；Mo：0.8～1.5％；V：1～1.5％；Zr：1.8～2.2％；O：0.06～0.09％；

②锻造开坯规格为80mm×580mm×1020mm；

③粗轧开坯两火，加热温度为950～980℃，开坯厚度为20mm，终轧温度为725℃；

④精轧第一轧程开坯，加热温度为900～930℃，开坯厚度为9.0mm，终轧温度为706℃；

⑤精轧第二轧程成材，加热温度为900～930℃，成品厚度为6.0mm，终轧温度为680℃，精轧总变形率为70％，末轧程(第二轧程)变形率为33.33％；

⑥退火工艺按800±10℃×45分钟空冷执行；

⑦产品性能检验如下：

板材横向室温力学性能

产品力学性能满足要求；

⑧产品显微组织：

1、要求符合GJB 2505A中附录图3中的1级～5级。

2、要求组织中无完整的原始β晶粒充分破碎、不允许存在连续、平直的晶界α相。

详细产品显微组织如图2所示，该组织符合附录图3中的3级，满足标准要求；原始β晶粒充分破碎，无连续平直的晶界α相。

对比例1

生产厚度为6.0mm厚的热轧板材

①压制电极时，根据原料的成分情况，根据计划成分配比，分别在海绵钛中配入纯铝、钛钼合金、海绵锆、铝钒合金及钛白粉。使成分满足以下范围：Al：6.2～6.8％；Mo：0.8～1.5％；V：1～1.5％；Zr：1.8～2.2％；O：0.06～0.09％；

②锻造开坯规格为80mm×580mm×1020mm；

③粗轧开坯两火，加热温度为950～980℃，开坯厚度为20mm，终轧温度为717℃；

④精轧第一轧程开坯，加热温度为900～930℃，开坯厚度为8.0mm，终轧温度为720℃；

⑤精轧第二轧程成材，加热温度为900～930℃，成品厚度为6.0mm，终轧温度为675℃，精轧总变形率为70％，末轧程(第二轧程)变形率为25％；

⑥退火工艺按800±10℃×45分钟空冷执行；

⑦产品性能检验如下：

板材横向室温力学性能

产品力学性能满足要求。

⑧产品显微组织

1、要求符合GJB 2505A中附录图3中的1级～5级。

2、要求组织中无完整的原始β晶粒充分破碎、不允许存在连续、平直的晶界α相。

详细产品显微组织如图3所示，该组织的原始β晶粒破碎不充分，尚有残留的连续的晶界α相，不满足显微组织要求。

对比例2

生产厚度为8.0mm厚的热轧板材

①压制电极时，根据原料的成分情况，根据调整计划成分配比(按正常取标准范围中线范围的配比)，分别在海绵钛中配入纯铝、钛钼合金、海绵锆、铝钒合金及钛白粉。成分满足以下范围：Al：6.0～6.5％；Mo：1～1.8％；V：1.5～2.2％；Zr：1.8～2.2％；O：0.06～0.09％；

②锻造开坯规格为80mm×580mm×1020mm；

③粗轧开坯两火，加热温度为920～950℃，开坯厚度为20mm，终轧温度为720℃；

④精轧第一轧程开坯，加热温度为880～910℃，开坯厚度为11.0mm，终轧温度为720℃；

⑤精轧第二轧程成材，加热温度为880～910℃，成品厚度为8.0mm，终轧温度为672℃，成分调整后，相变点温度降低，相应的加热温度也需随之降低，材料热加工性能降低，导致只能实现精轧总变形率为60％，末轧程(第二轧程)变形率为27.3％；

⑥退火工艺按800±10℃×45分钟空冷执行；

⑦产品性能检验：

板材横向室温力学性能

产品力学性能满足要求。

⑧产品显微组织；

1、要求符合GJB 2505A中附录图3中的1级～5级。

2、要求组织中无完整的原始β晶粒充分破碎、不允许存在连续、平直的晶界α相。

详细产品显微组织如图4所示，该组织的原始β晶粒破碎不充分，尚有残留的连续的晶界α相，不满足显微组织要求。

对比例3

生产厚度为10.0mm厚的热轧板材

①压制电极时，根据原料的成分情况，根据计划成分配比，分别在海绵钛中配入纯铝、钛钼合金、海绵锆、铝钒合金及钛白粉。使成分满足以下范围：Al：6.2～6.8％；Mo：0.8～1.5％；V：1～1.5％；Zr：1.8～2.2％；O：0.06～0.09％；

②锻造开坯规格为80mm×580mm×1020mm；

③粗轧开坯两火，加热温度为950～980℃，开坯厚度为20mm，终轧温度为710℃；

④精轧第一轧程开坯，加热温度为900～930℃，开坯厚度为15.0mm，终轧温度为716℃；

⑤精轧第二轧程成材，加热温度为900～930℃，成品厚度为10.0mm，终轧温度为663℃，精轧总变形率为50％，末轧程(第二轧程)变形率为33.33％；

⑥退火工艺按800±10℃×45分钟空冷执行；

⑦产品性能检验：

板材横向室温力学性能

产品力学性能满足要求。

⑧产品显微组织：

1、要求符合GJB 2505A中附录图3中的1级～5级。

2、要求组织中无完整的原始β晶粒充分破碎、不允许存在连续、平直的晶界α相。

详细产品显微组织如图5所示，该组织虽无连续的晶界α相，但原始β晶粒破碎仍不充分，尚有大量残留原始片层状组织，不满足显微组织要求。

通过上述的实施例1、对比例1、2和3可以得出，本发明的方案技术优势十分明显，市场推广前景广阔。