Способ получения тонких листов из титанового сплава ti-6,5al-2,5sn-4zr-1nb-0,7mo-0,15si

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов из высокопрочного псевдо-альфа-титанового сплава Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si. Способ получения тонких листов из титанового сплава Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si включает предварительную обработку слитка ковкой или штамповкой слитка в β-области с получением сляба, горячую прокатку сляба в рулонный подкат ведут в два этапа. На первом - при температуре Тпп+(100-150)°C с суммарной деформацией 60-80%, на втором - при температуре Тпп±30°C с суммарной деформацией 50-90% с деформацией в проходе, равной 10-15%, до толщины рулонного подката, равного 2-4 мм, с последующим отжигом и травлением. Далее проводят холодную прокатку за два или более этапов со степенью деформации 10-20% с промежуточными и окончательным отжигами и адьюстажными обработками. После горячей прокатки и каждого этапа холодной прокатки производят отжиг при температуре 900±10°C в течение 10-20 минут. Повышается технологичность изготовления и качество тонких листов из труднодефомируемого титанового сплава на стандартном оборудовании при снижении трудоемкости и стоимости процесса. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов методом холодной прокатки из высокопрочного псевдо-альфа-титанового сплава (псевдо-α-титанового сплава) Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si, которые могут быть использованы в аэрокосмической, энергетической, химической отраслях промышленности, машиностроении и других областях народного хозяйства.

Холодная прокатка по сравнению с горячей имеет два больших преимущества. Во-первых, она позволяет производить листы и полосы толщиной менее 1,0-0,8 мм вплоть до нескольких микрон, что горячей прокаткой недостижимо. Во-вторых, она обеспечивает получение продукции более высокого качества по всем показателям - точности размеров, отделке поверхности, физико-механическим свойствам.

Титановые сплавы достаточно трудоемки при обработке, поэтому затраты на их обработку значительно выше в сравнении с большинством других конструкционных металлов. В частности, большинство титановых сплавов трудно поддаются деформации при комнатной температуре, вследствие этого в промышленности предпочтение отдается горячей деформационной обработке для получения полуфабрикатов, в том числе листового проката.

Например, известен способ изготовления тонких листов из слитка псевдо-α-титанового сплава. Способ включает деформацию слитка сплава Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-lNb-0,7Mo-0,15Si в сляб и его механическую обработку.

Далее осуществляют нагрев до температуры выше температуры полиморфного превращения (ТИП), деформацию и многопроходную прокатку на подкат с регламентируемой суммарной степенью деформации и степенью деформации за проход. Проводят сборку листов в пакет, прокатку пакета на готовый размер и многопроходную прокатку с регламентируемой суммарной деформацией пакета, извлечение полученных листов из пакета и их адъюстажную обработку. Получают микроструктуру листов, обеспечивающую высокий и равномерный уровень прочностных и пластических свойств. (Патент РФ №2487962, МПК C22F 1/18, B21B 3/00) - прототип.

Процесс предварительно требует тщательной скрупулезной подготовки, он затратный и малопроизводительный по сравнению с холодной прокаткой. Кроме того, реализация технологии в условиях высоких температур само по себе значительно усложняет сам процесс и требует наличия дорогостоящего нагревательного оборудования.

Известен способ изготовления тонких листов из псевдо-β-титановых сплавов, включающий выплавку сплава, получение сляба, механическую обработку поверхности сляба, горячую, теплую, холодную прокатки и последующую термообработку, выплавляемый титановый сплав должен содержать Аl в сплаве не более 5,0 мас.% и иметь молибденовый эквивалент Mo eq.>12 мас.%, при этом полученный после горячей и теплой прокатки подкат толщиной 8-2 мм перед холодной прокаткой подвергают закалке при Тпп+(20-50°C) в течение 0,1-0,5 ч с последующим охлаждением, холодную прокатку проводят за два и более этапа в несколько проходов с регламентированной степенью деформации, при этом между этапами осуществляют промежуточные закалки (Патент РФ №2484176, МПК C22F 1/18, B21B 3/00).

Данный способ не может быть реализован применительно к предлагаемому сплаву по следующим причинам:

- сплав относится к псевдо-α-сплавам и имеет в отожженном состоянии структуру, состоящую из гексагональной α-фазы и небольшого количества β-фазы, Mo eq.<2,5 мас.% (Колачев Б.А. и др. Титановые сплавы разных стран, М.: ВИЛС, 2000 г., стр. 13-16). Сплав обладает недостаточной пластичностью в холодном состоянии;

- предлагаемый способ обработки сплава, содержит Al более 5%, а именно 6,5%.

Известен способ получения листов из титанового сплава Ti-6Al-4V, включающий предварительную обработку слитка, резку листов и отделочные операции, отличающийся тем, что предварительную обработку слитка проводят последовательной ковкой или штамповкой слитка в β- или в (α+β)-областях с получением сляба, сляб прокатывают в черновой клети в β-области с получением полосы и ее смоткой в рулон с последующим травлением и отжигом, затем проводят холодную прокатку полосы за несколько циклов до получения полосы заданной толщины и микроструктуры со смоткой ее в рулон с последующим отжигом и травлением (патент РФ №2381296, МПК C22F 1/18, публ. 10.02.2010) - прототип.

Способ позволяет получить качественный листовой полуфабрикат с повышенным выходом годного, при минимальных трудовых и энергетических затратах.

Способ специализирован под производство листов из (α+β)-титановых сплавов и не может быть адоптирован для обработки псевдо-α-сплавов.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение технологичности изготовления и качества тонких листов из труднодефомируемого псевдо-α-титанового сплава на стандартном оборудовании при снижении трудоемкости и стоимости процесса.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в получении высококачественных тонких листов из высокопрочного псевдо-α-титанового сплава Ti-6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si холодной прокаткой толщиной до 0,3 мм и менее.

Технический результат достигается тем, что в способе получения тонких листов из титанового сплава Ti-6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si, включающем предварительную обработку слитка ковкой или штамповкой слитка в β-области с получением сляба, горячую прокатку сляба в рулонный подкат, с последующим отжигом и травлением, холодную прокатку за два или более этапов с промежуточными и окончательным отжигами и адьюстажными обработками, горячую прокатку ведут в два этапа: на первом - при температуре Тпп+(100-150)°C с суммарной деформацией 60-80% и на втором - при температуре Тпп±30°C с суммарной деформацией 50-90% при деформации в проходе, равной 10-15%, до толщины рулонного подката, равного 2-4 мм, холодную прокатку осуществляют за два и более этапов со степенью деформации 10-20%, после горячей прокатки и каждого этапа холодной прокатки производится отжиг при температуре 900±10°C в течение 10-20 минут.

Сущность изобретения

Ковка слитка в сляб при температурах β-области формирует геометрические размеры сляба, а также разрушает литую структуру, усредняет химический состав сплава, уплотняет заготовку, устраняя такие литейные дефекты, как пустоты, раковины и др. Дальнейшая многопроходная прокатка сляба на подкат с суммарной степенью деформации 60-80% после нагрева до температуры на 90÷150°C выше ТПП повышает пластичность металла и ограничивает образование дефектов при последующей деформации при температуре Тпп±30°C. После деформации в β-области осуществляют нагрев до температуры на Тпп±30°C и осуществляют многопроходную прокатку с суммарной деформацией 50-90% для разрушения больше угловых границ зерен, увеличения плотности дислокаций, т.е. осуществляют деформационный наклеп. Степень деформации за проход 10-15% в процессе горячей прокатки определяется технологическими свойствами сплава при данной температуре деформации. Полученный металл имеет повышенную внутреннюю энергию и последующий нагрев до температуры 900°C сопровождается рекристаллизацией с измельчением зерна, что создает условия для проведения холодной прокатки. Холодную прокатку осуществляют за два и более этапов со степенью деформации 10-20%, после горячей прокатки и каждого этапа холодной прокатки производится отжиг при температуре 900±10°C в течение 10-20 минут. Степень деформации является компромиссом между производительностью процесса и технологическими возможностями сплава (деформация выше 20% провоцирует образование трещин). Холодная деформация характеризуется изменением формы зерен, которые вытягиваются в направлении наиболее интенсивного течения металла, а также механических и физико-химических свойств металла (наклепом). Упрочнение возникает вследствие поворота плоскостей скольжения, увеличения искажений кристаллической решетки в процессе холодного деформирования (накопления дислокаций у границ зерен). Они могут быть устранены с помощью отжига в течение 10-20 минут при температуре 900±10°C (экспериментальные данные).

В этих условиях происходит рекристаллизация, при которой за счет дополнительной тепловой энергии, увеличивающей подвижность атомов, в твердом металле без фазовых превращений из множества центров растут новые зерна, заменяющие собой вытянутые, деформированные зерна. Происходит формирование глобулярной мелкодисперсной структуры с величиной зерна, равной 45-90 мкм.

Промышленная применимость подтверждается конкретным примером выполнения изобретения.

Для получения листов толщиной 0,12 мм были выплавлены слитки из псевдо-альфа-титанового сплава весом 32 кг. Химический состав сплава приведен в табл. 1. Температура полиморфного превращения сплава 1020°C.

Листы были изготовлены по следующей технологии.

1. Ковка сляба толщиной 45 мм.

2. Удаление газонасыщенного слоя (с основных и боковых граней, съем по 5 мм на сторону).

3. Нагрев сляба в печи Туст=1110°C.

4. Горячая прокатка подката на толщину 10 мм. Обжатие в проходе 10-15%.

5. Нагрев заготовок Туст=1020°C.

6. Горячая прокатка подката на толщину 3 мм. Обжатие в проходе 10-12%.

7. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух).

8. Удаление окалины пескоструйной.

9. Травление в растворе HCL+HF, съем - 0,2 мм.

10. Холодная прокатка на толщину 2,1 мм.

11. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух)

12. Холодная прокатка на толщину 1,7 мм.

13. Травление в растворе HCL+HF, съем - 0,05 мм.

14. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух)

15. Холодная прокатка на толщину 1,3 мм.

16. Травление в растворе HCL+HF, съем - 0,05 мм.

17. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух).

18. Холодная прокатка на толщину 1,0 мм.

19. Травление в растворе HCL+HF, съем - 0,05 мм.

20. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух).

21. Холодная на толщину 0,75 мм.

22. Травление в растворе HCL+HF, съем - 0,05 мм.

23. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух).

24. Холодная прокатка 0,55 мм. Травление в растворе HCL+HF, съем - 0,05 мм.

25. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух).

26. Холодная на толщину 0,3 мм.

27. Травление в растворе HCL+HF, съем - 0,05 мм.

28. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух).

29. Холодная прокатка на толщину 0,25 мм. Травление в растворе HCL+HF, съем - 0,03 мм.

30. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух).

31. Сплошная зачистка окалины. Толщина после зачистки - 0,19…0,20 мм.

32. Холодная прокатка на толщину 0,12 мм.

33. Отжиг (Туст=900°C, выдержка 15 минут, охлаждение воздух) и адьюстажная обработка.

Изображения микроструктуры листов представлены на фиг. 1. Анализ микроструктуры листов показал, что ее структура равноосная, близка к глобулярной с размером зерен 45-90 мкм. Качество поверхности листов соответствовало всем требованиям нормативной документации, трещин и расслоений не зафиксировано.

Способ получения тонких листов из титанового сплава Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si, включающий предварительную обработку слитка ковкой или штамповкой слитка в β-области с получением сляба, горячую прокатку сляба в рулонный подкат с последующим отжигом и травлением, холодную прокатку за два или более этапов с промежуточными и окончательным отжигами и адьюстажными обработками, отличающийся тем, что горячую прокатку ведут в два этапа, причем на первом этапе - при температуре Тпп+(100-150)°C с суммарной деформацией 60-80%, на втором - при температуре Тпп±30°C с суммарной деформацией 50-90% с деформацией в проходе, равной 10-15%, до толщины рулонного подката, равного 2-4 мм, холодную прокатку осуществляют за два и более этапов со степенью деформации 10-20%, после горячей прокатки и каждого этапа холодной прокатки производят отжиг при температуре 900±10°C в течение 10-20 минут.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения титановых сплавов. Способ термомеханической обработки титанового сплава включает обработку титанового сплава давлением, включающую пластическое деформирование при температуре в области альфа-бета фаз до эквивалентной пластической деформации с по меньшей мере 25%-ным уменьшением площади поперечного сечения, после чего температура титанового сплава не достигает и не превышает температуры бета-перехода титанового сплава.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в энергетическом машиностроении и приборостроении, в медицине, при низкотемпературном формировании исходной формы изделий из материалов с термоупругими мартенситными превращениями.

Изобретение относится к металлургии, а именно к пружинам из никелида титана, и может быть использовано для управления деформационными свойствами обратимого формоизменения, такими как угловое (поворотное) и осевое (поступательное) перемещение витой пружины.
Изобретение относится к изготовлению трубных изделий из гафния, которые могут быть использованы в качестве оболочек регулирующих стержней в ядерных реакторах с водяным охлаждением.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве длинномерных заготовок типа прутков и профилей из конструкционных титановых сплавов методом изотермической экструзии.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению длинномерных прутков с нанокристаллической структурой для медицинских изделий. Способ включает интенсивную пластическую деформацию заготовки при температуре, не превышающей температуру рекристаллизации материала заготовки.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении заготовок из двухфазных титановых сплавов, применяемых, в частности, в авиационной промышленности.

Настоящее изобретение относится к областям металлургии, а именно к способам термической обработки высоколегированных псевдо-β титановых сплавов. Способ термической обработки крупногабаритных изделий из высокопрочного титанового сплава, содержащего, мас.%: 4,0…6,3 алюминия, 4,5…5,9 ванадия, 4,5…5,9 молибдена, 2,0…3,6 хрома, 0…5 циркония, 0…6 олова, 0…0,5 кремния, титан и неизбежные примеси - остальное, включает охлаждение со скоростью V1<3°С/мин из однофазной β-области до температуры T1<370°С и последующее старение при температуре Т2=370…600°С в течение 1…12 часов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления тонких листов из двухфазного титанового сплава с микрокристаллической структурой, которая, в частности, пригодна для сверхпластической деформации при нагреве.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к вакуумной химико-термической обработке деталей. Способ получения износостойких покрытий на поверхности изделий из титана и его сплавов включает предварительную подготовку изделий путем их отжига и механической обработки и альфирование изделий.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу изготовления тонких листов из двухфазного титанового сплава с микрокристаллической структурой, которая, в частности, пригодна для сверхпластической деформации при нагреве.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава. Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава включает подготовку шихты, выплавку слитка состава, мас.%: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0,3-0,7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С; <0,05 N; <0,05 Н;<0,15 Si; <0,8 Ni; остальное - титан.

Изобретение относится к трубному производству, а именно к холодной прокатке труб из α- и псевдо-α-сплавов на основе титана. Способ изготовления холоднодеформированных труб из α- и псевдо-α-сплавов на основе титана включает выплавку слитка, ковку слитка в β- и α+β-области с окончанием ковки в α+β-области в промежуточную заготовку с уковом от 2 до 3, прошивку осуществляют при температуре на 30-50°C выше Тпп, многоконусными валками и оправкой с заданной геометрией с подачей воды в зону деформации, раскатку заготовки производят при температуре на 10-90°C ниже Тпп, правку трубной заготовки - при температуре 350-400°C, холодную прокатку производят с коэффициентом вытяжки 1,5-4,5 за несколько этапов, чередуя с проведением промежуточных отжигов при температуре, равной 600-750°C, и последующую термообработку на готовом размере при температуре 580÷650°C.

Изобретение относится к области прокатки и предназначено для регулирования плоскостности во время прокатки алюминиевой полосы или фольги. Технический результат - повышение качества полосы или фольги.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов из псевдо-альфа титановых сплавов. Способ изготовления тонких листов из псевдо-альфа титановых сплавов включает деформацию слитка в сляб, механическую обработку сляба, многопроходную прокатку сляба на подкат, резку подката на листовые заготовки, их сборку в пакет и его прокатку и адъюстажные операции.

Изобретение предназначено для повышения качества толстолистового проката из труднодеформируемых медных сплавов с пониженной технологической пластичностью. Способ включает нагрев плоской заготовки и ее многопроходное обжатие в рабочих валках.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, например, к производству тонких лент из сплавов систем Al-Mg, Al-Mg-Mn и может быть использовано для производства упаковочной тары в пищевой промышленности.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к термомеханической обработке двухфазных титановых сплавов в процессе получения толстых листов и плит.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления тонких листов из жаропрочного псевдо-альфа-титанового сплава. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов методом холодной прокатки из высокопрочных псевдо- -титановых сплавов, которые могут быть использованы в аэрокосмической, химической отраслях промышленности, машиностроении, медицине и других областях народного хозяйства.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изготовлению плоского проката из высоколегированного титанового сплава. Способ изготовления плит из высоколегированного титанового сплава Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr включает деформацию слитка в сляб путем ковки при температурах в β- и (α+β)-областях, при окончательном деформировании в (α+β)-области, последовательные прокатки сляба в β- и (α+β)-областях. Первую горячую прокатку проводят со степенью деформации 50÷90% после нагрева сляба до температуры на 80÷120°C выше Тпп и с охлаждением полученного раската до комнатной температуры, а вторую горячую прокатку выполняют со степенью деформации 40÷80% после нагрева до температуры на 30÷50°C ниже Тпп. Затем плиты отжигают при температуре равной 510÷590°C и длительности 6-10 часов. Проводят ультразвуковой контроль и осуществляют финишную термообработку при температуре 700-750°C и времени выдержки 0,5-1,5 часа и охлаждение на воздухе. На этапе ультразвукового контроля минимизируется уровень акустических структурных шумов, что обеспечивает получение однородной структуры в плите, а также стабильность и равномерность механических свойств. 2 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способам изготовления тонких листов из высокопрочного псевдо-альфа-титанового сплава Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si. Способ получения тонких листов из титанового сплава Ti - 6,5Al-2,5Sn-4Zr-1Nb-0,7Mo-0,15Si включает предварительную обработку слитка ковкой или штамповкой слитка в β-области с получением сляба, горячую прокатку сляба в рулонный подкат ведут в два этапа. На первом - при температуре Тпп+°C с суммарной деформацией 60-80, на втором - при температуре Тпп±30°C с суммарной деформацией 50-90 с деформацией в проходе, равной 10-15, до толщины рулонного подката, равного 2-4 мм, с последующим отжигом и травлением. Далее проводят холодную прокатку за два или более этапов со степенью деформации 10-20 с промежуточными и окончательным отжигами и адьюстажными обработками. После горячей прокатки и каждого этапа холодной прокатки производят отжиг при температуре 900±10°C в течение 10-20 минут. Повышается технологичность изготовления и качество тонких листов из труднодефомируемого титанового сплава на стандартном оборудовании при снижении трудоемкости и стоимости процесса. 1 ил., 1 табл.

Наверх