超高强度TA4钛合金簿带的生产工艺方法与流程

超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法

技术领域

1.本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法。

背景技术：

2.ta4/grade4钛合金簿带材是目前世界航空航天工程中使用较多的一种中等强度钛合金簿带材，同时也是电子消费等工业领域特别是高端智能手机所需的一种关键材料。根据应用领域的需求，希望ta4/grade4合金带箔材的综合力学性能再进一步提高，达到如下要求：抗拉强度≧700mpa，屈服强度≧600mpa，延伸率≧15％，也就是说，要求材料的抗拉强度和屈服强度底线分别提高150mpa和117mpa，而延伸率还必须保证维持在原指标水平。

3.但是，目前包括美国、俄罗斯、中国等世界钛合金加工技术发达的国家技术标准要求的力学性能中的抗拉强度和屈服强度都远低于这一要求；具体如下表所示：

[0004][0005]

传统的ta4/grade4钛合金簿带材生产方法也是通过轧制并进行真空退火或罩式退火进行的，但由于轧制是按照基本等比变形量进行的，通常的真空退火或罩式退火也不能解决退火过程中快速冷却固溶问题，这样对材料的加工组织织构的影响是不能创造提高强度的同时又保证延伸率不降低，所以传统的生产方法无法提高ta4/grade4钛合金簿带材的强度指标，同时不能保证其延伸率不会降低；因此，综上所述，有必要进行改进。

技术实现要素：

[0006]

本发明解决的技术问题：提供一种超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，在保证ta4的钛合金簿带延伸率的情况下，有效的提高了ta4的钛合金簿带的抗拉强度和屈服强度，满足高端设备的使用需求，具有较高的推广应用价值。

[0007]

本发明采用的技术方案：超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，具体步骤如下：

[0008]

1)冷轧：按照当下带厚5％～55％的变形量对ta4钛合金带进行冷轧；

[0009]

2)脱油：脱除ta4钛合金带表面的冷轧油；

[0010]

3)退火：按照退火温度为400～640℃且退火速度为0.5～3m/min对ta4钛合金带进行退火；

[0011]

4)按照每轧程的冷轧变形量和退火温度依次降低的顺序，连续多次重复上述步骤1)至步骤3)形成对ta4钛合金带的多次冷轧程加工后，最终得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4钛合金簿带；

[0012]

5)平整：采用拉矫机对退火后的ta4钛合金簿带进行矫平；

[0013]

6)分切：通过精密纵剪机组对平整后的ta4钛合金簿带按照尺寸要求进行分切。

[0014]

上述步骤3)中，所述ta4钛合金带采用具有氩气保护功能的在线连续固溶退火炉进行退火。

[0015]

上述步骤4)中，所述ta4钛合金簿带的厚度为0.1～0.6mm。

[0016]

上述步骤4)中，对ta4钛合金带的第一次轧程中的冷轧变形量为当下带厚的45％～60％，对ta4钛合金带的第二次轧程中的冷轧变形量为当下带厚的30％～42％，对ta4钛合金带的第三次轧程中的冷轧变形量为当下带厚的20％～32％，对ta4钛合金带的第四次轧程中的冷轧变形量为当下带厚的12％～30％。

[0017]

上述步骤4)中，对ta4钛合金带的第一次轧程中的退火温度为600～640℃，退火速度为0.7～1.1m/min；对ta4钛合金带的第二次轧程中的退火温度为550～600℃，退火速度为1.2～2.0m/min；对ta4钛合金带的第三次轧程中的退火温度为500～550℃，退火速度为1.4～2.0m/min，对ta4钛合金带的第四次轧程中的退火温度为400～500℃，退火速度为1.8～2.2m/min。

[0018]

本发明与现有技术相比的优点：

[0019]

1、本技术方案采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，在保证ta4的钛合金簿带延伸率的情况下，有效的提高了ta4的钛合金簿带的抗拉强度和屈服强度，满足高端设备的使用需求；

[0020]

2、本技术方案采用将原来退火温度和时间调整为梯阶变化，轧制道次和退火次数不变等措施解决了国际上钛合金带材轧制生产不能提高抗拉强度和屈服强度，并保证了延伸率不降低的难题；

[0021]

3、本技术方案采用的ta4钛合金带材冷轧及热处理技术后使钛合金带材生产不论是从质量到成品率及力学性能都得到革命性提高，解决了现有技术难以克服的问题；

[0022]

4、本技术方案采用的ta4钛合金带材冷轧及热处理技术后使钛合金带材生产可以规模化，批量化，可较大幅度降低生产成本，提高钛合金簿带材产品质量，具有重要的推广意义。

具体实施方式

[0023]

下面结合描述本发明的第一种实施例，从而对技术方案进行清楚、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。

[0024]

超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，其特征在于：采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗

拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，将1.2

×

530

×

l(ta4钛合金带长度)mm的ta4钛合金带坯轧制到0.15mm厚度的ta4钛合金簿带，其中，1.2

×

530

×

lmm ta4钛合金带坯的的化学成份如下：

[0025][0026][0027]

具体加工步骤如下：

[0028]

1)冷轧：按照当下带厚5％～55％的变形量对ta4钛合金带进行冷轧；

[0029]

2)脱油：脱除ta4钛合金带表面的冷轧油；

[0030]

3)退火：按照退火温度为400～640℃且退火速度为0.5～3m/min对ta4钛合金带进行退火；具体的，所述ta4钛合金带采用具有氩气保护功能的在线连续固溶退火炉进行退火。

[0031]

4)按照每轧程的冷轧变形量和退火温度依次降低的顺序，连续多次重复上述步骤1)至步骤3)形成对ta4钛合金带的多次冷轧程加工后，最终得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4钛合金簿带，具体的，所述ta4钛合金簿带的厚度为0.15mm；

[0032]

其中，对ta4钛合金带的第一次轧程中由1.2

→

0.6mm的冷轧变形量为50％，对ta4钛合金带的第一次轧程中的退火温度为630℃，退火速度为1.0m/min；

[0033]

对ta4钛合金带的第二次轧程中由0.60

→

0.37mm的冷轧变形量为38.3％，退火温度为550℃，退火速度为1.3m/min；

[0034]

对ta4钛合金带的第三次轧程中由0.37

→

0.26mm的冷轧变形量为29.7％，退火温度为500℃，退火速度为1.8m/min；

[0035]

对ta4钛合金带的第四次轧程中由0.26

→

0.195mm的冷轧变形量为25％，退火温度为450℃，退火速度为2.2m/min；

[0036]

上述加工过程完毕后，可根据加工情况，进行第五次轧程，由0.195

→

0.15mm的变形量为23.08％，退火温度为400℃，退火速度2.2m/min；

[0037]

加工后的力学性能如下：

[0038][0039]

5)平整：采用拉矫机对退火后的ta4钛合金簿带进行矫平；

[0040]

6)分切：通过精密纵剪机组对平整后的ta4钛合金簿带按照尺寸要求进行分切。

[0041]

下面结合描述本发明的第二种实施例，从而对技术方案进行清楚、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。

[0042]

超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，将1.8

×

600

×

l(ta4钛合金板坯长度)mm的ta4钛合金带坯轧制到0.3mm厚度，其中，1.8

×

530

×

lmm ta4钛合金带坯的的化学成份如下：

[0043][0044]

具体加工步骤如下：

[0045]

1)冷轧：按照当下带厚5％～55％的变形量对ta4钛合金带进行冷轧；

[0046]

2)脱油：脱除ta4钛合金带表面的冷轧油；

[0047]

3)退火：按照退火温度为400～640℃且退火速度为0.5～3m/min对ta4钛合金带进行退火；具体的，所述ta4钛合金带采用具有氩气保护功能的在线连续固溶退火炉进行退火。

[0048]

4)按照每轧程的冷轧变形量和退火温度依次降低的顺序，连续多次重复上述步骤1)至步骤3)形成对ta4钛合金带的多次冷轧程加工后，最终得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4钛合金簿带，具体的，所述ta4钛合金簿带的厚度为0.3mm；

[0049]

其中，对ta4钛合金带的第一次轧程中由1.8

→

0.9mm的冷轧变形量为50％，对ta4钛合金带的第一次轧程中的退火温度为640℃，退火速度为0.7m/min；

[0050]

对ta4钛合金带的第二次轧程中由0.9

→

0.56mm的冷轧变形量为37.8％，退火温度为600℃，退火速度为1.0m/min；

[0051]

对ta4钛合金带的第三次轧程中由0.56

→

0.4mm的冷轧变形量为28.6％，退火温度为550℃，退火速度为1.5m/min；

[0052]

对ta4钛合金带的第四次轧程中由0.4

→

0.3mm的冷轧变形量为25％，退火温度为500℃，退火速度为1.8m/min；

[0053]

加工后的力学性能如下：

[0054][0055][0056]

5)平整：采用拉矫机对退火后的ta4钛合金簿带进行矫平；

[0057]

6)分切：通过精密纵剪机组对平整后的ta4钛合金簿带按照尺寸要求进行分切。

[0058]

下面结合描述本发明的第三种实施例，从而对技术方案进行清楚、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。

[0059]

超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，其特征在于：采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，将2.0

×

510

×

l(ta4钛合金板坯长度)mm的ta4钛合金带坯轧制到0.5mm厚度，其中，2.0

×

510

×

lmm ta4钛合金带坯的的化学成份如下：

[0060][0061]

具体加工步骤如下：

[0062]

1)冷轧：按照当下带厚5％～55％的变形量对ta4钛合金带进行冷轧；

[0063]

2)脱油：脱除ta4钛合金带表面的冷轧油；

[0064]

3)退火：按照退火温度为400～640℃且退火速度为0.5～3m/min对ta4钛合金带进行退火；具体的，所述ta4钛合金带采用具有氩气保护功能的在线连续固溶退火炉进行退火。

[0065]

4)按照每轧程的冷轧变形量和退火温度依次降低的顺序，连续多次重复上述步骤

1)至步骤3)形成对ta4钛合金带的多次冷轧程加工后，最终得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4钛合金簿带，具体的，所述ta4钛合金簿带的厚度为0.5mm；

[0066]

其中，对ta4钛合金带的第一次轧程中由2.0

→

1.1mm的冷轧变形量为45％，对ta4钛合金带的第一次轧程中的退火温度为620℃，退火速度为1.0m/min；

[0067]

对ta4钛合金带的第二次轧程中由1.1

→

0.77mm的冷轧变形量为30％，退火温度为550℃，退火速度为1.3m/min；

[0068]

对ta4钛合金带的第三次轧程中由0.77

→

0.615mm的冷轧变形量为20.13％，退火温度为500℃，退火速度为1.8m/min；

[0069]

对ta4钛合金带的第四次轧程中由0.615

→

0.5mm的冷轧变形量为18.7％，退火温度为450℃，退火速度为2.2m/min；

[0070]

加工后的力学性能如下：

[0071][0072][0073]

5)平整：采用拉矫机对退火后的ta4钛合金簿带进行矫平；

[0074]

6)分切：通过精密纵剪机组对平整后的ta4钛合金簿带按照尺寸要求进行分切。

[0075]

下面结合描述本发明的第四种实施例，从而对技术方案进行清楚、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。

[0076]

超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，将1.2

×

520

×

l(ta4钛合金板坯长度)mm的ta4钛合金带坯轧制到0.1mm厚度，其中，1.2

×

520

×

llmm ta4钛合金带坯的的化学成份如下：

[0077][0078]

具体加工过程如下：

[0079]

1)冷轧：按照当下带厚5％～55％的变形量对ta4钛合金带进行冷轧；

[0080]

2)脱油：脱除ta4钛合金带表面的冷轧油；

[0081]

3)退火：按照退火温度为400～640℃且退火速度为0.5～3m/min对ta4钛合金带进行退火；具体的，所述ta4钛合金带采用具有氩气保护功能的在线连续固溶退火炉进行退火。

[0082]

4)按照每轧程的冷轧变形量和退火温度依次降低的顺序，连续多次重复上述步骤1)至步骤3)形成对ta4钛合金带的多次冷轧程加工后，最终得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4钛合金簿带，具体的，所述ta4钛合金簿带的厚度为0.1mm；

[0083]

其中，对ta4钛合金带的第一次轧程中由1.2

→

0.58mm的冷轧变形量为51.67％，对ta4钛合金带的第一次轧程中的退火温度为630℃，退火速度为1.0m/min；

[0084]

对ta4钛合金带的第二次轧程中由0.58

→

0.35mm的冷轧变形量为39.65％，退火温度为600℃，退火速度为1.3m/min；

[0085]

对ta4钛合金带的第三次轧程中由0.35

→

0.25mm的冷轧变形量为28.6％，退火温度为550℃，退火速度为1.8m/min；

[0086]

对ta4钛合金带的第四次轧程中由0.25

→

0.18mm的冷轧变形量为28％，退火温度为500℃，退火速度为2.1m/min；

[0087]

上述加工过程完毕后，可根据加工情况，进行第五次轧程，由0.18

→

0.14mm的变形量为22.22％，退火温度为450℃，退火速度2.3m/min；

[0088]

第六次轧程，由0.14

→

0.1mm的变形量为28.57％，退火温度为400℃，退火速度2.5m/min；

[0089]

加工后的力学性能如下：

[0090][0091]

5)平整：采用拉矫机对退火后的ta4钛合金簿带进行矫平；

[0092]

6)分切：通过精密纵剪机组对平整后的ta4钛合金簿带按照尺寸要求进行分切。

[0093]

本技术方案采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，在保证ta4的钛合金簿带延伸率的情况下，有效的提高了ta4的钛合金簿带的抗拉强度和屈服强度，满足高端设备的使用需求，采用将原来退火温度和时间调整为梯阶变化，轧制道次和退火次数不变等措施解决了国际上钛合金带材轧制生产不能提高抗拉强度和屈服强度，并保证了延伸率不降低的难题，采用的ta4钛合金带材冷轧及热处理技术后使钛合金带材生产不论是从质量到成品率及力学性能都得到革命性提高，解决了现有技术难以克服的问题，采用的ta4钛合金带材冷轧及热处理技术后使钛合金带

材生产可以规模化，批量化，可较大幅度降低生产成本，提高钛合金簿带材产品质量，具有重要的推广意义。

[0094]

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。技术特征：

1.超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，其特征在于：采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对ta4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4的钛合金簿带，具体步骤如下：1)冷轧：按照当下带厚5％～55％的变形量对ta4钛合金带进行冷轧；2)脱油：脱除ta4钛合金带表面的冷轧油；3)退火：按照退火温度为400～640℃且退火速度为0.5～3m/min对ta4钛合金带进行退火；4)按照每轧程的冷轧变形量和退火温度依次降低的顺序，连续多次重复上述步骤1)至步骤3)形成对ta4钛合金带的多次冷轧程加工后，最终得到抗拉强度≧700mpa、屈服强度≧600mpa、延伸率≧15％的ta4钛合金簿带；5)平整：采用拉矫机对退火后的ta4钛合金簿带进行矫平；6)分切：通过精密纵剪机组对平整后的ta4钛合金簿带按照尺寸要求进行分切。2.根据权利要求1所述的超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，其特征在于：上述步骤3)中，所述ta4钛合金带采用具有氩气保护功能的在线连续固溶退火炉进行退火。3.根据权利要求1所述的超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，其特征在于：上述步骤4)中，所述ta4钛合金簿带的厚度为0.1～0.6mm。4.根据权利要求1所述的超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，其特征在于：上述步骤4)中，对ta4钛合金带的第一次轧程中的冷轧变形量为当下带厚的45％～60％，对ta4钛合金带的第二次轧程中的冷轧变形量为当下带厚的30％～42％，对ta4钛合金带的第三次轧程中的冷轧变形量为当下带厚的20％～32％，对ta4钛合金带的第四次轧程中的冷轧变形量为当下带厚的12％～30％。5.根据权利要求1所述的超高强度ta4钛合金簿带的生产工艺方法，其特征在于：上述步骤4)中，对ta4钛合金带的第一次轧程中的退火温度为600～640℃，退火速度为0.7～1.1m/min；对ta4钛合金带的第二次轧程中的退火温度为550～600℃，退火速度为1.2～2.0m/min；对ta4钛合金带的第三次轧程中的退火温度为500～550℃，退火速度为1.4～2.0m/min，对ta4钛合金带的第四次轧程中的退火温度为400～500℃，退火速度为1.8～2.2m/min。

技术总结

提供一种采用阶梯变形量反复冷轧与多次在线连续固溶阶梯退火交替形成的多轧程方式对TA4钛合金带进行处理后，得到抗拉强度≧700Mpa、屈服强度≧600Mpa、延伸率≧15％的TA4的钛合金簿带，在保证TA4的钛合金簿带延伸率的情况下，有效的提高了TA4的钛合金簿带的抗拉强度和屈服强度，满足高端设备的使用需求，具有较高的推广应用价值。具有较高的推广应用价值。

技术研发人员：唐普放 杨艾琴 唐韵

受保护的技术使用者：陕西凸鹏钛锆股份有限公司

技术研发日：2020.12.09

技术公布日：2021/4/17