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钛合金板带的生产工艺流程

发布日期:2018-02-28 作者: 点击:

钛的优秀耐蚀性及杰出的比强度,使钛板比别的传统金属材料制造的产品更薄,换热效果非常好,TC4钛合金是现在运用最广泛的钛合金之一,它的强度高,耐蚀性好。TC4钛材主要以板材为主,主要以温轧办法制作TC4钛合金轧制产品,该温轧技能需求对传统轧辊进行改进,即在轧管机上设备感应加热设备,这种加工设备构造杂乱、技能繁琐、出产成本高。构成现在这种现状的主要原因是TC4钛合金的强度高,冷轧成形难度大。钛合金等温铸造技能。钛合金等温铸造技能是一项新技能,联系热机械处理能取得归纳力学功能最优化的钛合金等温锻件,但在模具资料、模具制作和模具加热设备等方面的本钱投入比惯例铸造办法高,大多用于制作飞机的零部件。将钛及钛合金经熔炼、铸锭、平辊轧制、热处理和精整等工序加工成截面为矩形的单张或成卷的加工材的过程。国际上钛合金板带的工业化生产自20世纪50年代初开始,现已能出产卷重达4~5t的带材和宽度达4.2m的厚板。我国于50年代后期开始钛板带出产,60年代中期建成了较大型的钛加工厂,构成了生产系统,商品现已系列化,能生产厚度为0.3~30mm的板材以及厚度为0.01~2.0mm的带材。

熔炼与铸锭:钛的熔点高,化学性质活跃,在高温或熔融状态下容易与空气和耐火资料发作效果。钛及钛合金一般在真空或惰性气体维护的氛围下,在水冷或液体金属冷却的铜坩埚内熔铸。现在钛锭生产中运用最为广泛的是真空自耗电极电弧炉熔炼。将必定份额的海绵钛、回来料和合金元素混合均匀后,在液压机上限制成块状(称电极块),再选用等离子焊接办法将电极块焊接成电极(棒),在真空自耗电极电弧炉中经二次重熔成锭。为确保铸锭成分均匀,对参加的合金元素、回来料和海绵钛的粒度均操控在必定规模以内,并采纳三次真空重熔。工业规模熔炼的钛合金锭一般为3~6t,大型铸锭达15t。一般用真空自耗电极电弧炉熔得的铸锭为圆形。近年也选用别的办法,如等离子熔炼、电子束熔炼、壳式熔炼和电渣熔炼等,熔得钛合金扁锭和方锭。例如日本选用等离子束炉熔炼得重达3t的扁锭,直接供轧制板带之用。

铸造是破碎铸态结晶组织、改进产品功能和取得一定大小、形状板坯的主要办法。板坯铸造前的加热过程中,钛合金很容易与空气发生剧烈反应,构成氧化皮和吸气层,下降资料的塑性和别的功能。因此,常选用感应加热或在气密性好的室状电阻炉中加热。当选用火焰炉加热时,应坚持炉内为微氧化性氛围,也可在锭坯外表涂维护层,或在惰性气体中加热。钛合金的热导率低,在加热大截面或高合金化锭坯时,为避免热应力也许导致的锭坯开裂,一般选用低温慢速、高温疾速的分段加热法。操控锭坯的加热和终锻温度以及铸造变形量是取得高质量钛板坯的主要保证。

钛合金板坯的铸造一般选用水压机和锻锤。为了确保随后的轧制过程顺利进行和确保板材的外表质量,铸造的板坯和铸锭应进行机械加工,剥去外表裂纹及深度达3~4mm的吸气层。轧制与铝、铜、钢对比,钛合金板带材轧制时的特点是变形抗力大、塑性低、高温下易氧化,因此加工对比艰难。轧制包含热轧、温轧和冷轧。热轧是钛板带出产过程的主要工序。拟定钛合金板带材热轧技能准则时,还应考虑到晶粒组织对力学功能的影响。为了削减加热时吸气层和氧化皮的构成,纯钛和低合金化钛合金选用较低的加热温度,且在热透情况下尽也许缩短保温时刻。但是下降温度会使轧制时变形抗力急剧增加,同时塑性也下降,这关于高合金化钛合金往往是不允许的。为了取得均匀细微晶粒组织和具有杰出功能的板带材,出产中常常选用屡次热轧、包覆叠轧和温轧等,以确保板带材在α或α+β相区有满足的变形量。因此,确定合理的热轧技能准则是十分主要的。

钛板带材的热轧可选用带卷取机的可逆式四辊热轧机、四辊可逆式炉卷轧机和多机架四辊热连轧机等。与热连轧机组对比,带卷取机的可逆式四辊热轧机设备出资少,占地面积小,能够轧制质量杰出、厚度3~6mm的热轧板卷,是适于小批量多种类钛合金板带的出产设备。一般选用热轧法出产厚度大于3mm的各种钛合金板材。板厚小于2mm的钛合金板一般选用冷轧法出产。同热轧对比,冷轧板具有外表质量好、尺度精度高、尺度公役小等长处。冷轧钛板可用带式法出产,但是钛合金的冷轧板大多选用块式法出产。冷轧一般在四辊可逆式冷轧机上进行,也可选用多机架串列式冷轧机组。厚度小于0.5mm的板带材在20辊轧机上轧制。为进步商品质量,这些轧机应运用计算机操控。为了取得不一样厚度钛合金板带材,冷轧、中心退火和精整工序可重复屡次进行。当出产高合金化钛合金板带时,为了进步资料的塑性和下降轧制时的变形抗力,也能够在600~850℃规模内进行温轧。

退火将钛合金板带材加热到一定温度,坚持满足时间,然后以适合的速度冷却。钛合金板带材的退火包含中心退火和制品退火两种。中间退火的意图是消除加工硬化,恢复钛合金塑性和变形性能,以利于持续轧制。制品退火是为了取得具有一定组织和功能的商品。关于α和α+β型合金,退火能够选用在α和α+β相区温度规模内保温文较慢的冷却速度冷却,以取得均匀细微的再结晶组织,确保资料具有杰出的功能。关于β型钛合金,退火在β相区某一温度规模内保温后,一般以较快的冷却办法冷却,以确保取得高塑性的B相晶粒组织,满足随后的进一步加工和运用。较厚的板带材可在空气中退火;较薄的板带材常在真空或惰性气体维护下退火。

精整包含碱洗、酸洗、矫直、剪切、喷砂和打磨等。钛合金板材在氢氧化钠熔融液中碱洗和在含氢氟酸水溶液中酸洗时,必定要掺入适量的硝酸钠和硝酸作为氧化剂,以防钛合金吸氢。钛合金屈强比高,弹性模量小,回弹大,因此矫直和平整比较困难,可选用热矫直和热平整或选用真空蠕变矫直等办法。对于钛合金对缺口灵敏,生产中发生的外表缺点如裂纹和吸气层等,应及时选用打磨等办法铲除干净,以防变形过程中缺陷进一步加深。


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