[发明专利]一种高冲击韧性TA24合金板材的制备方法

说明书

为了解决现有技术中TA24合金板材冲击韧性不足的问题，本发明提出了一种高冲击韧性TA24合金板材的制备方法，通过铸锭熔炼环节、板坯锻造环节、轧制环节、热处理环节、表面处理环节，得到成品板材。本发明通过在板坯锻造环节将待用铸锭在1050～1150℃范围内经至少一个火次以上的单相区锻造后，再在温度范围T_β‑60~T_β‑20℃内进行改锻，将方形板坯内的粗大的铸态组织充分破碎，使得到的TA24合金板材组织均匀，具备了高冲击韧性以及强塑性和匹配性，满足船舶工程应用要求。

技术领域

本发明涉及TA24合金板材制备领域，具体地说是涉及一种TA24合金板材的制备方法，使用该方法得到的TA24合金板材均有高冲击韧性。

背景技术

TA24合金系近α合金，名义成分Ti-3Al-2Mo-2Zr，是我国自行设计研制的一种730MPa级中强钛合金，具备良好的耐蚀性、焊接性及易成型等特点，被广泛应用于船舶焊接结构件。由于船舶服役过程中要持续承受海水、浮冰以及风浪等各种冲击，因此船舶材料必须具备足够高的冲击韧性。目前海洋工程用钛合金冲击韧性普遍偏低，如本发明所涉及的TA24合金，常规工艺生产的合金板冲击韧性约58J/cm²；船舶常用Ti80以及TA5-A钛合金，冲击韧性约为57～70J/cm²。为改善钛合金的冲击性能前人做了大量工作，其性能也在一定程度上得到了提高，但整体钛合金冲击韧性还处在一个较低水平，如专利号为CN 106148761A 、CN 107574335 A及CN 107541615 A所发明的高冲击钛合金，经实验和现场测量其冲击韧性均不超过80J/cm²。因此，为满足日益升级的船舶工程应用，提升船舶装备抗冲击安全余量及使用寿命，制备一种高冲击韧性TA24合金板材具有非常重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中TA24合金板材冲击韧性不足的问题，本发明提出了一种高冲击韧性TA24合金板材的制备方法，使用该方法制备的TA24合金板材具有良好的耐冲击韧性，尤其适合船舶制造等耐冲击设备的使用。

所述的一种高冲击韧性TA24合金板材的制备方法，其技术方案在于，包括以下步骤：

第一步、铸锭熔炼环节：选用零级小颗粒海绵钛、海绵锆、铝钼合金、铝豆、纯铁以及二氧化钛粉按配比制备成电极块，并采用真空自耗电弧炉2～3次熔炼制成待用铸锭，并利用金相法实测相变点值T_β；

第二步、板坯锻造环节：将铸锭熔炼环节得到的待用铸锭在相变点值T_β以上并在1050～1150℃范围内经至少一个火次以上的单相区锻造，每火次经两次或以上镦拔，火次变形量55~80%，以充分破碎粗大的铸态组织；之后在温度范围T_β-60~T_β-20℃内进行改锻，经至少一次镦拔，每火次变形量50~85%，然后经整形、铣面后成为轧制用方形板坯；

第三步、轧制环节：将板坯锻造环节得到的轧制用方形板坯经两火次轧制为成品板材，每火次中间需进行表面处理，以去除表面裂纹、夹杂等缺陷；

第四步、热处理环节：采用大气气氛退火，退火温度600～850℃；保温时间2.0~5.0min/mm，出炉后空冷得到半成品板材；

第五步、表面处理环节：将半成品板材通过喷砂、酸洗、打磨的流程，去除其上下表面氧化皮及缺陷，得到符合GB/T3621.1-2007标准的成品板材。

进一步的，轧制环节所用的两火次轧制分别为：一火加热温度T_β-50~T_β-10℃，变形量40～85%；二火加热温度范围T_β-70~T_β-20℃；每火次变形量50～80%，二火轧制过程中进行一次换向；其中，铸锭熔炼环节得到的待用铸锭的相变点值为T_β。