[发明专利]一种耐高温钛合金板及其退火方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金板加工技术领域，涉及一种耐高温钛合金板，本发明还涉及对上述钛合金板进行退火的方法。

背景技术

目前的高温钛合金板的热稳定性往往不够理想，表现为钛合金板在高温环境使用过程中抗蠕变性能明显降低，主要原因在于高温钛合金板一般采用高温钛合金制成的，但是高温钛合金由于其高合金化，长时间工作后脆性相析出机率增大，导致组织不稳定。同时高温钛合金板的加工工艺复杂，加工成本高。

由于钛及其合金在高温下化学活性强，会与空气或加热气氛中的氧、氮、氢等气体成分发生作用，也会与板材表面的加工润滑剂、油污等发生作用，使钛及钛合金板材表面吸气或氧化，损害钛合金板的性能。为此，长期以来，钛及钛合金板材的退火均在真空电阻退火炉或惰性气体保护炉中进行。真空电阻退火炉又分为内热式和外热式退火炉。

传统的真空电阻炉退火技术较成熟，在工业生产中采用时，一般是将一批几十至几百根的钛合金板同时装入真空电阻退火炉中，抽真空后将炉温升至钛及钛合金的再结晶温度，保温1小时，然后冷却到200℃以下出炉。其主要存在以下缺点：

1.生产效率低。由于钛的导热率比较低，采用电阻炉进行间接加热，真空中主要靠热辐射传热，热传导速度非常慢。

2.成本高。(1)退火工序中能耗高，一是升温、保温、冷却过程中，板材要消耗热能，水冷炉壳也要消耗热能；二是庞大的真空机组耗电量较大，同时耗水量也很大，导致运行成本高。(2)满足真空作业条件的退火炉，体积庞大、结构复杂，设备投资高。(3)钛及其合金在高温下易与钛合金板表面的润滑剂、油污等发生作用，钛合金板在退火炉内的高温状态下持续时间较长，为防止钛合金板与污染物作用及防止油污高温分解后污染炉膛，真空退火前必须对钛合金板进行严格的清洗，为此，每次退火前板材表面除了进行除油处理外，还需消耗大量的酸液进行酸洗，工序繁琐，且增加了生产成本。(4)通入惰性气体强制冷却，虽然可提高部分生产效率，减少能耗，但氩气价格较贵，增加了物耗成本。

3.适用范围小，局限性大。(1)真空退火炉生产成本高，一般要待加工板材达到一定数量之后才开炉，仅适用于大批量的连续生产。(2)由于退火炉的炉室是封闭的，其长度有限，因此，加工处理板材的长度受限。

4.板材质量存在一定问题(1)一致性差。真空退火时，由于炉内温度分布不均匀，位于炉边部与炉中心、炉两端的板材受热的温度与时间均有较大差异，因此，同炉板材性能的一致性差。由于退火操作不通和各炉装料不同，各炉次退火的板材也常有较大差异，板材性能的波动大，稳定性差。(2)产品组织、性能相对较差。钛合金板长时间缓慢升温，储存在钛晶格中的形变能被逐渐消耗掉，再结晶的形核能力减弱，退火后的晶粒较粗大，导致产品的强度及塑性相对较低。

5.设备占地面积大；真空机组产生的噪音污染严重。

6.设备维护不便。当发热体和隔热屏等部件出现问题时，工作人员必须钻进狭窄的炉膛内进行维修，操作很困难，检修周期长，检修成本高。

一种三室退火炉，中间为升温、保温室，两端为预抽真空装料/冷却室。两端的预抽真空装料/冷却室交替工作，虽在一定程度上提高了真空退火炉的利用率，但由于受冷却工序的制约，仍存在传统真空电阻炉退火的缺陷。此外，其设备体积更庞大，设备成本更高，难于推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温钛合金板，具有良好的高温抗蠕变性。

本发明另目的是提供对上述钛合金板的进行退火的方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种耐高温钛合金板，钛合金板材料的组分及重量百分含量为：铝0.5％-1.2％、硅3％-5％、铁0.2％-0.5％、镍1.2％-1.8％、碳0.1％-0.2％，其余为钛；

钛合金板的制备工艺包括如下步骤：

步骤1，将上述配方量的各原料组分混合后投放入立式感应加热炉内，加热温度控制在1400-1450℃之间，熔炼后铸锭成钛合金锭；

步骤2，将步骤1制得的钛合金锭热轧成钛合金板坯；

步骤3，将步骤2制得的钛合金板坯进行热处理，具体为：放入箱式电阻炉内，炉温升至1000±50℃，保温2-3小时，炉冷至700±10℃出炉；

步骤4，将经步骤3进行热处理的钛合金板坯浸渍到重量百分比为75％的氢氧化钠和25％的硝酸混合溶液进行碱酸洗去除表面氧化膜，然后机械修磨至表面粗糙度为0.5-1μm，即制得钛合金板。

本发明所采用的第二种技术方案是一种钛合金板的快速退火方法，具体按照以下步骤实施：