專利名稱：：板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種機械加工
技術(shù)領(lǐng)域：
的方法，特別是一種板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法。
背景技術(shù)：
：目前，鈦合金的超塑性成形是全球公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)技術(shù)。超塑性是指金屬材料在合理的(高)成形溫度和(小)的應(yīng)變速率下不發(fā)生宏觀頸縮而產(chǎn)生極大塑性應(yīng)變的能力，超塑性具有以下幾個要求變形溫度應(yīng)達(dá)到熔化溫度的一半左右；變形速率必須低。超塑性成形就是利用材料在某一特定的條件下具有較大塑性應(yīng)變能力的現(xiàn)象，對材料進(jìn)行加工變形。對于牌號為GR1的鈦板板坯，常溫下其塑性只有4050%，但在溫度達(dá)到它熔化溫度的一半時(一般為900°C)，其塑性很容易超過1000%。這個數(shù)值對于鈦板的軋制來說，大大降低了軋制壓力，減少了軋制難度，道次壓下量得到增大，使得加工時可以通過更少的軋制道次來達(dá)到同樣的總壓下量(總變形量)。而且各道次壓下量的增加更能使晶粒充分破碎，所得的產(chǎn)品性能更均勻。對鈦板材而言，加工比較困難且成本較高，特別是在采用傳統(tǒng)冷成形技術(shù)制造薄板方面。而且較高的加工成本導(dǎo)致鈦板的應(yīng)用受到了極大限制。1991年Osaka第四屆國際先進(jìn)材料超塑性會議第一次為超塑性下了一個通用定義超塑性是指多晶體材料在失效前呈現(xiàn)出極高的拉伸伸長率的能力，通常具有各向異性。實驗論證，幾乎所有的多晶體材料在合適的溫度和應(yīng)變速率下都呈現(xiàn)出高的拉伸變形，前提是這些材料在熱成形過程中能形成足夠細(xì)小的晶粒組織，并表現(xiàn)出足夠高的抑制晶粒長大的能力。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?00510009906，公開號1672918，發(fā)明名稱一種TiAl金屬間化合物一鈦合金復(fù)合板材及其制備方法。該技術(shù)自述一種TiAl金屬間化合物一鈦合金復(fù)合板材及其制備方法，它涉及一種TiAl金屬間化合物一鈦合金復(fù)合板材及其制備工藝。本發(fā)明的復(fù)合板材包括至少一層材質(zhì)為TiAl金屬間化合物的板材(1)和至少一層材質(zhì)為純鈦或鈦合金的板材(2)，加工方法為軋制之前對材質(zhì)為TiAl金屬間化合物的板材或塊材和材質(zhì)為純鈦或鈦合金的板材或塊材進(jìn)行磨光或拋光處理，然后采用包套軋制方法制備復(fù)合板材，工藝參數(shù)為溫度600140(TC，道次變形量240%,軋制總變形量595%。本發(fā)明獲得的復(fù)合板材結(jié)合了TiAl金屬間化合物的輕質(zhì)、耐熱和鈦合金高強、塑性好的優(yōu)點，復(fù)合板材的室溫抗拉強度為550950Mpa，室溫塑性為2.55%，70(TC抗拉強度為500700Mpa，70(TC塑性超過8%。該技術(shù)制備的復(fù)合板材是用多片板料疊軋成一片，其塑性又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于板換專用鈦板的塑性值。檢索中還發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?00510089940，公開號1824409，申請日2005年8月8日，發(fā)明名稱外加熱金屬板材高溫超高水壓一次成形技術(shù)、方法與設(shè)備。其中成形方法為一種利用水在高溫下所產(chǎn)生的巨大內(nèi)高壓，以板材為坯料，①將高壓容器中加滿水；②將板材覆蓋在容器上面；③將凹形密封槽與凸形密封環(huán)對齊，下行模具；④旋緊螺絲，將板材密封在高壓容器和模具之間；⑤加熱高壓容器中的工作水至高溫；⑥當(dāng)容器中由高溫水所產(chǎn)生的壓力超過板材所能承受的張力時，板材向凹形模具拉深變形，直至與內(nèi)模表面一致。該技術(shù)針對管狀材料不易從內(nèi)向外進(jìn)行拉深變形，利用高溫下水能產(chǎn)生較大的壓力來使其發(fā)生拉深變形，但是一條生產(chǎn)線也只能對單個零件進(jìn)行加工，而且每個零件都需經(jīng)裝水、密封、加熱、變形、冷卻、拆卸才能完成，步驟繁復(fù)。遇到不同口徑的產(chǎn)品，還要重新設(shè)計外套及密封裝置以保證其密封性，不利于加工多種類型的^z:口廣叩o
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法。使其采用較高含氧、鐵、氮量的海綿鈦在真空等離子束熔煉爐中直接生產(chǎn)的鈦板坯，不經(jīng)過鍛壓，直接軋制成板的工藝。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟①選用海綿鈦作為熔煉原料；所述的海綿鈦的組分和質(zhì)量百分比0.05°/^鐵^).08%、0.05°/^氧^).08%、0.008%5氮50.015%、0<碳^).03%、0<氫￡0.008%，其它雜質(zhì)含量<0.4%，余量為鈦。所述的其它雜質(zhì)，是指鎳、硅、鋁、釩、鋅、鉬、鋯等所有常見殘留元素。所述的海綿鈦，HB為100110。②將海綿鈦置入真空等離子束熔煉爐，直接澆鑄成板坯；所述的板坯HxBxL=220mmx900mmxl000mm或相近尺寸的長方體。③經(jīng)加熱、熱軋、酸堿洗、再加熱、再熱軋、酸堿洗、一次退火，形成2.02.4mm厚的板材；所述的加熱，是指在加熱爐加熱，溫度控制在90092(TC。所述的熱軋，是指將板坯熱軋制成89mm厚的板材。所述的酸堿洗，在堿鍋中加熱，溫度控制在44050(TC，經(jīng)水爆后進(jìn)酸洗池剝落氧化皮，再用水清洗后烘干。所述的再加熱，是指在加熱爐加熱，溫度控制在800850'C。所述的再熱軋，是指將89mm厚的板材再熱軋制成2.02.4mm厚的板材。所述的一次退火，在真空爐中進(jìn)行退火，溫度和時間為720°C±1(TC，l2h。④經(jīng)真空爐退火后的2.02.4mm厚的板材，冷軋、清洗、二次退火、再冷軋、酸堿洗、三次退火，最后獲得厚度為0.50.6mm的鈦板材。所述的冷軋，是指將2.02.4mm厚的板材冷軋，制成1.01.2mm厚的板材。所述的二次退火，是指在真空爐中進(jìn)行退火，溫度和時間為720°C±10°C，lh。所述的再冷軋，是指將1.01.2mm厚的板材冷軋，制成0.50.6mm厚的板材。所述的三次退火，在真空爐中進(jìn)行退火，溫度和時間為680720°C，l2h。本發(fā)明涉及的原料是目前較容易取得的較高含氧、鐵、氮量的海綿鈦在真空等離子束熔煉爐中直接生產(chǎn)的鈦板坯，不經(jīng)過鍛壓，直接軋制成板的工藝。本發(fā)明采用大變形量的熱軋工藝，結(jié)合多次真空退火工藝，使金屬材料的晶粒充分破碎，得到較細(xì)小的晶粒組織和較緊密的晶界，并保證較小的溫度誤差，使材料的機械性能達(dá)到超塑性成形的要求，便于板坯的加工。本發(fā)明用較少的熱軋及冷軋次數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，減少板料的加熱次數(shù)及熱處理的次數(shù)，減少板料的吸氣量，降低a層的生成，還采用真空退火處理降低材料經(jīng)過多道次加工吸附的H、O、N等有害氣體元素，降低雜質(zhì)含量，保證產(chǎn)品質(zhì)量。由于常溫狀態(tài)下板料屈服強度較高，熱軋盡量將板料軋薄，降低冷軋總變形量，且確保冷軋單程的變形量，最后用三次退火的真空蠕變對板料進(jìn)行軟化、矯形。本發(fā)明的有益效果目前，世界上生產(chǎn)板式熱交換器專用鈦板由于原料的等級不一和熔煉控制上的難度，難以大批量生產(chǎn)高純度低雜質(zhì)的鈦錠，因而板式熱交換器專用鈦板的生產(chǎn)受到了限制。本發(fā)明采用較高含氧、鐵、氮量的海綿鈦在真空等離子束熔煉爐中直接生產(chǎn)的鈦板坯，不經(jīng)過鍛壓，直接軋制成板的工藝。生產(chǎn)板式熱交換器專用鈦板，降低了對來料的要求，大大增加了板式熱交換器專用鈦板的產(chǎn)量，提高了生產(chǎn)效益。使用本發(fā)明生產(chǎn)板式熱交換器專用鈦板，比使用一般方法的月產(chǎn)量提高了30%，而且產(chǎn)量還在增加。成品的性能指標(biāo)也都滿足并優(yōu)于板換產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明利用材料本身具有的超塑性對其進(jìn)行加工生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)難度，原料要求的降低，加工難度的簡化，必然會使生產(chǎn)量大幅度提高，滿足市場需要。具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。實例11、采用海綿鈦作為熔煉原料；其質(zhì)量百分比分別為氧=0.05%、鐵=0.05%、氮=0.01%、碳=0.015%、氫=0.005%,其它雜質(zhì)鎳、硅、鋁、釩、鋅、鉬、鋯含量0.39%，余量為鈦，HB=100。2、真空等離子束熔煉爐熔煉后直接澆鑄成板坯。板坯規(guī)格HxBxL=220mmx900mmxl000mm。3、在加熱爐中加熱至900。C,然后一火軋制成8mm厚的板材。4、8mm厚的板材經(jīng)酸堿洗、修磨后，再經(jīng)過加熱爐加熱至820°C，熱軋至2.0mm厚的板材。5、2.0mm厚的板材再經(jīng)過酸堿洗、修磨后，在真空爐中進(jìn)行退火。退火規(guī)范710°C，2h。6、經(jīng)真空爐退火后的2.0mm厚的板材，冷軋至1.0mm的板材。7、l.Omm的板材經(jīng)除油、清洗后，在真空爐中進(jìn)行710'C，lh退火。8、經(jīng)真空爐退火后的l.Omm的板材，冷軋至0.5mm的板材。9、冷軋至0.5mm的板材經(jīng)酸堿洗后，在真空爐中進(jìn)行退火，退火700°C，100min。對成品取樣作性能測試，結(jié)果為<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實例21、采用海綿鈦作為熔煉原料；其質(zhì)量百分比分別為氧=0.08%、鐵=0.08%、氮=0.008%、碳=0.03%、氫=0.007%，其它雜質(zhì)鎳、硅、鋁、釩、鋅、鉬、鋯含量0.39%,余量為鈦。HB=110。2、真空等離子束熔煉爐熔煉后直接澆鑄成板坯。板坯規(guī)格HxBxL=240mmx900mmxl000mm。3、在加熱爐中加熱至92(TC,然后一火軋制成9mm厚的板材。4、9mm厚的板材經(jīng)酸堿洗、修磨后，再經(jīng)過加熱爐加熱至83(TC，熱軋至2.3mm厚的板材。5、2.3mm厚的板材再經(jīng)過酸堿洗、修磨后，在真空爐中進(jìn)行退火，退火720°C，2h。6、經(jīng)真空爐退火后的2.3mm厚的板材，冷軋至1.2mm的板材。7、1.2mm的板材經(jīng)除油、清洗后，在真空爐中進(jìn)行71(TC，lh退火。8、經(jīng)真空爐退火后的1.2mm的板材，冷軋至0.6mm的板材。9、冷軋至0.6mm的板材經(jīng)酸堿洗后，在真空爐中進(jìn)行退火，退火710°C，2h。對成品取樣作性能測試，結(jié)果為<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實例31、采用海綿鈦作為熔煉原料；其質(zhì)量百分比分別為氧=0.07%、鐵=0.06%、氮=0.009%、碳=0.02%、氫=0.006%，其它雜質(zhì)鎳、硅、鋁、釩、鋅、鉬、鋯含量0.39%，余量為鈦。HB=105。2、真空等離子束熔煉爐熔煉后直接澆鑄成板坯。板坯規(guī)格HxBxL=200mmx900mmxi000mm。3、在加熱爐中加熱至90(TC,然后一火軋制成8mm厚的板材。4、8mm厚的板材經(jīng)酸堿洗、修磨后，再經(jīng)過加熱爐加熱至800°C，熱軋至2.0mm厚的板材。5、2.0mm厚的板材再經(jīng)過酸堿洗、修磨后，在真空爐中進(jìn)行退火。退火700°C，2h。6、經(jīng)真空爐退火后的2.0mm厚的板材，冷軋至l.Omm的板材。7、l.Omm的板材經(jīng)除油、清洗后，在真空爐中進(jìn)行690'C，lh退火。8、經(jīng)真空爐退火后的l.Omm的板材，冷軋至0.5mm的板材。9、冷軋至0.5mm的板材經(jīng)酸堿洗后，在真空爐中進(jìn)行退火，退火700°C，訓(xùn)min。對成品取樣作性能測試，結(jié)果為<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>板式熱交換器專用鈦板的APVGR1標(biāo)準(zhǔn):<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>兩者比較后可以得出，通過本發(fā)明的實施例生產(chǎn)的成品性能可以達(dá)到或者優(yōu)于板換產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。如果用同樣的原料和現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)，不可能達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)。由于原料鐵、氮、氧的含量較高，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)板式熱交換器專用鈦板必須選用雜質(zhì)含量較低的原料，這樣不僅增加了成本，還會因為原料不足導(dǎo)致產(chǎn)量上不去。權(quán)利要求1、一種板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征在于，包括如下步驟①選用海綿鈦作為熔煉原料；②將海綿鈦置入真空等離子束熔煉爐，直接澆鑄成板坯；③經(jīng)加熱、熱軋、酸堿洗、再加熱、再熱軋、酸堿洗、一次退火，形成2.02.4mm厚的板材；④經(jīng)真空爐退火后的2.02.4mm厚的板材，冷軋、清洗、二次退火、再冷軋、酸堿洗、三次退火，最后獲得厚度為0.50.6mm的鈦板材。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征是，所述的海綿鈦的組分和質(zhì)量百分比0.05°/^鐵50.08%、0.05°/^氧^).08%、0.008%^氮^0.015%、0<碳^0.03%、0<氫^0,008%，其它雜質(zhì)含量<0.4%，余量為鈦。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征是，所述的其它雜質(zhì)，是指鎳、硅、鋁、釩、鋅、鉬、鋯殘留元素。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征是，所述的板坯HxBxL-220mmx900mmxl000mm長方體。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征是，所述的加熱，是指在加熱爐加熱，溫度控制在90092(TC;所述的再加熱，是指在加熱爐加熱，溫度控制在800850。C。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征是，所述的熱軋，是指將板坯熱軋制成89mm厚的板材；所述的再熱軋，是指將89mm厚的板材再熱軋制成2.02.4mm厚的板材。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征是，所述的酸堿洗，所述的酸堿洗，在堿鍋中加熱，溫度控制在44050(TC，經(jīng)水爆后進(jìn)酸洗池剝落氧化皮，再用水清洗后烘干。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征是，所述的一次退火，在真空爐中進(jìn)行退火，溫度和時間為720°C±10°C，l2h;所述的二次退火，是指在真空爐中進(jìn)行退火，溫度和時間為720°C±10°C，lh;所述的三次退火，在真空爐中進(jìn)行退火，溫度和時間為680720°C，l2h。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法，其特征是，所述的冷軋，是指將2.02.4mm厚的板材冷軋，制成1.01.2mm厚的板材；所述的再冷軋，是指將1.01.2mm厚的板材冷軋，制成0.50.6mm厚的板材。全文摘要本發(fā)明涉及的是一種機械加工
技術(shù)領(lǐng)域：
的板式熱交換器專用鈦板的超塑性成形方法。包括如下步驟①選用海綿鈦作為熔煉原料；②將海綿鈦置入真空等離子束熔煉爐，直接澆鑄成板坯；③經(jīng)加熱、熱軋、酸堿洗、再加熱、再熱軋、酸堿洗、一次退火，形成2.0～2.4mm厚的板材；④經(jīng)真空爐退火后的2.0～2.4mm厚的板材，冷軋、清洗、二次退火、再冷軋、酸堿洗、三次退火，最后獲得厚度為0.5～0.6mm的鈦板材。本發(fā)明采用較高含氧、鐵、氮量的海綿鈦在真空等離子束熔煉爐中直接生產(chǎn)的鈦板坯，不經(jīng)過鍛壓，直接軋制成板的工藝。文檔編號C21D1/26GK101121178SQ20071004614公開日2008年2月13日申請日期2007年9月20日優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日發(fā)明者濤李,健林,袁秦峰申請人:上海樺廈實業(yè)有限公司