科创中国

行业领域

新材料技术

需求背景

随着航空航天、石油化工、海洋工程等领域的不断发展，对高性能钛合金板材的需求越来越大。钛合金具有低密度、高强度、高硬度、优良的耐腐蚀性和高温性能等优点，已成为现代航空、航天等高新技术领域的重要结构材料。然而，钛合金的加工性能较差，热轧过程中容易出现板型不良、组织不均匀等问题，限制了其在这些领域的应用。因此，研究热轧超宽幅高性能钛合金板材的组织与板型调控技术具有重要意义。

一、钛合金板材的热轧工艺

钛合金板材的热轧工艺主要包括铸锭准备、加热、热轧、冷却和卷取等工序。铸锭准备是钛合金板材生产的第一步，需要对钛合金铸锭进行表面清理、切割和预热等处理，以保证热轧过程的顺利进行。加热工序是将钛合金铸锭加热到一定的温度，使其具有良好的塑性和可加工性。热轧工序是将加热后的钛合金铸锭通过多道次轧制，使其形成一定厚度和宽度的板材。冷却工序是将热轧后的钛合金板材在一定的冷却条件下进行冷却，以获得所需的组织结构和性能。卷取工序是将冷却后的钛合金板材卷成一定直径的钢卷，以便后续的加工和使用。

二、钛合金板材的组织调控技术

1. 控制加热温度：钛合金的相变温度较高，加热过程中需要严格控制温度，以防止晶粒长大和相变的发生。一般来说，钛合金的加热温度控制在800-950℃之间，可以保证其具有良好的塑性和可加工性。

2. 控制轧制压力和道次：轧制压力和道次是影响钛合金板材组织和性能的重要因素。增加轧制压力和道次可以提高钛合金板材的致密性和强度，但过大的压力和道次会导致晶粒长大和组织不均匀。因此，需要根据钛合金的性能要求和工艺条件，合理选择轧制压力和道次。

3. 控制冷却速度：冷却速度对钛合金板材的组织和性能有很大影响。快速冷却可以使钛合金板材形成细小的晶粒组织，提高其强度和塑性；而缓慢冷却则有利于钛合金板材中α+β两相的形成，提高其耐蚀性和高温性能。因此，需要根据钛合金板材的性能要求，选择合适的冷却速度。

三、钛合金板材的板型调控技术

1. 采用先进的轧机设备：采用先进的轧机设备，如四辊可逆式轧机、五辊轧机等，可以提高钛合金板材的轧制精度和板型稳定性。

2. 优化轧制工艺参数：通过优化轧制工艺参数，如轧制速度、张力、轧制油等，可以有效改善钛合金板材的板型和表面质量。

3. 采用板形控制系统：采用板形控制系统，可以实现对钛合金板材板型的实时监控和调整，保证其具有良好的板型稳定性。

总之，热轧超宽幅高性能钛合金板材的组织与板型调控技术是一个复杂的系统工程，需要综合考虑钛合金的性能要求、工艺条件和设备水平等因素。通过不断研究和实践，有望实现钛合金板材的高产、高效、高品质的生产目标，为航空航天、石油化工等领域提供更优质的钛合金板材产品。

需解决的主要技术难题

拟解决的问题：目前，国内因受设备能力、制备工艺、使用水平等限制，我国生产的钛合金板材幅宽较窄，比如宝钛的3300轧机、西部钛业的2800mm轧机等，成品宽度主要以2000mm及以下为主。国外大尺寸钛合金板材鲜有报道，主要为小尺寸中钛合金板材，应用于航空航天领域。板幅的增宽可以明显减少焊缝数量，将有效提升深海空间站用材料的使用寿命和安全性。但是，随着钛合金板材厚度增加、宽度变大，控制其组织均匀性、保持其强塑性匹配等的难度也随之加大。

期望实现的主要技术目标

 主要技术指标：基材抗弯强度≥4000MPa，基材硬度≥***，断裂韧性≥12MNm-32钢轨铣削刀具表面粗糙度Ra≥***μm，精度达到±5μm。

 技术成熟度、条件：钢轨铣削刀具使用寿命比进口刀具提高20，达到国际领先水平。

处理进度