[發(fā)明專利]TiAl合金改進(jìn)包套及應(yīng)用其進(jìn)行大變形量軋板的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510060882.5
• 申請(qǐng)日: 2015-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN104646419A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玉勇;郭險(xiǎn)峰;孔凡濤;肖樹龍;田竟;徐麗娟;王曉鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B21B1/38
• 分類號(hào): B21B1/38;B21B47/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于TiAl合金軋制加工領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)的軋制用包套及應(yīng)用其軋制TiAl合金的方法。

背景技術(shù)

TiAl合金熱加工的條件比較苛刻，這是因?yàn)門iAl合金的本質(zhì)脆性，在高溫變形過(guò)程中一旦力學(xué)狀態(tài)惡化，比如存在拉應(yīng)力狀態(tài)，TiAl合金極易產(chǎn)生裂紋，從而斷裂。TiAl合金能夠順利進(jìn)行高溫變形的溫度區(qū)間非常狹窄，TiAl合金的熱加工都是在等溫條件下進(jìn)行，而等溫條件下熱加工的成本很高，難以大規(guī)模生產(chǎn)。所以，TiAl合金的軋制一般采取用金屬材料包裹TiAl合金板坯在普通軋機(jī)下進(jìn)行約束條件下的準(zhǔn)等溫軋制的方法，此方法的優(yōu)點(diǎn)在于利用包套保持板坯的加工溫度；包套材料和TiAl合金在熱加工過(guò)程中強(qiáng)度配合度高的情況下，能使TiAl合金獲得良好的力學(xué)狀態(tài)，如壓應(yīng)力狀態(tài)；由于利用普通軋機(jī)而不是等溫軋機(jī)，成本大幅下降，可以形成規(guī)模化生產(chǎn)。基于保溫考慮，現(xiàn)有包套采取完全等厚和大厚度設(shè)計(jì)，即在長(zhǎng)度、寬度和高度等三個(gè)方向上的包套厚度相同，而包套厚度是板坯的3～4倍。但現(xiàn)有包套有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是在三個(gè)方向上的完全等厚度設(shè)計(jì)沒有考慮到工件在高溫軋板過(guò)程中實(shí)際的溫度場(chǎng)分布特點(diǎn)，浪費(fèi)包套材料；二是大厚度設(shè)計(jì)使得包套材料和板坯材料在高溫軋板過(guò)程中的強(qiáng)度配合不好，從而板坯材料處于不利的應(yīng)力狀態(tài)，易于破裂。

基于TiAl合金硬脆而難變形的特點(diǎn)，現(xiàn)有TiAl合金軋板工藝采用小變形量(道次變形量在5％-10％之間)多道次軋制方法，此種小變形量多道次工藝的缺點(diǎn)在于小變形量并不能使變形非常容易進(jìn)行，而且由于多道次的軋制，板坯的溫度場(chǎng)從高溫到低溫又到高溫地交替變化多次，包套和板坯多次變形，板坯的應(yīng)力狀態(tài)趨于惡化，對(duì)于難變形的TiAl合金而言，增大了板坯破裂的幾率，同時(shí)增加了軋板成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有大厚度包套浪費(fèi)包套材料以及小變形量多道次軋制板坯易使板坯破裂的問題，而提供TiAl合金改進(jìn)包套及應(yīng)用其進(jìn)行大變形量軋板的方法。

本發(fā)明由長(zhǎng)邊圍板、寬邊圍板、上蓋板、下蓋板、保溫層和導(dǎo)熱墊片組成，長(zhǎng)邊圍板和寬邊圍板圍成矩形邊框，在矩形邊框的上、下表面焊接有上蓋板和下蓋板形成包套腔，置于包套腔內(nèi)的TiAl合金板坯與寬邊圍板之間填充有保溫層，TiAl合金板坯與上蓋板、下蓋板之間夾有導(dǎo)熱墊片，長(zhǎng)邊圍板和寬邊圍板的厚度相同，上蓋板或下蓋板的厚度與TiAl合金板坯的厚度比為0.8～1.2︰1。

本發(fā)明TiAl合金改進(jìn)包套根據(jù)高溫軋板時(shí)工件的溫度場(chǎng)變化和分布特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的包套結(jié)構(gòu)和包套厚度，保證合金板坯在高溫軋板過(guò)程中處于合適的溫度場(chǎng)中，使包套材料和板坯材料強(qiáng)度配合良好，并節(jié)約包套材料。

本發(fā)明應(yīng)用TiAl合金改進(jìn)包套進(jìn)行大變形量軋板的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

一、將TiAl合金板坯裝入TiAl合金改進(jìn)包套中制成加工工件，然后將加工工件送進(jìn)加熱爐加熱，加工工件隨爐加熱至TiAl合金板坯的軋板溫度(即塑性變形溫度)，加工工件在軋板溫度下保溫，得到保溫的加工工件；

二、將保溫的加工工件出爐轉(zhuǎn)運(yùn)至軋板機(jī)進(jìn)行軋板，控制第一道次的總變形量為30％～50％，隨后將加工工件送回加熱爐，在軋板溫度下保溫，待加工工件的溫度回升至軋板溫度后出爐，轉(zhuǎn)運(yùn)至軋板機(jī)進(jìn)行軋板，第二道次的總變形量為剩余工件厚度的20％～30％，加工工件再次送回加熱爐，再在軋板溫度下保溫，待加工工件的溫度回升至軋板溫度后出爐，轉(zhuǎn)運(yùn)至軋板機(jī)對(duì)加工工件進(jìn)行校平，得到校平后的加工工件；

三、將校平后的加工工件送進(jìn)600℃的緩冷爐進(jìn)行緩冷處理，當(dāng)加工工件的溫度達(dá)到600℃后出爐，完成TiAl合金的軋板。

本發(fā)明根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究和對(duì)TiAl合金高溫變形規(guī)律的分析，發(fā)現(xiàn)小變形量并不容易使TiAl合金在高溫下變形，滑移系開動(dòng)困難，同時(shí)小變形量在軋板過(guò)程中會(huì)使TiAl合金表面存在有害的拉應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致TiAl合金加工面產(chǎn)生微裂紋。而本發(fā)明采用大變形量不但在軋板過(guò)程中對(duì)TiAl合金產(chǎn)生壓應(yīng)力，同時(shí)為滑移系開動(dòng)提高足夠高的能量，這些都有利于TiAl合金塑性變形，使TiAl合金軋板順利進(jìn)行。大變形量也減少了道次數(shù)，TiAl合金應(yīng)力狀態(tài)惡化的幾率降低，軋板的成本由于加工時(shí)間和工序的減少而顯著降低。

綜上，本發(fā)明TiAl合金改進(jìn)包套及應(yīng)用其進(jìn)行大變形量軋板的方法包含以下有益效果：