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　　本发明针对Ti650高温钛合金轧制中易出伤、组织不均及工艺复杂等问题，创新采用两相区锻造+纯钛板焊接+钢包套连续轧制工艺，通过保持统一加热温度、分火次连续回火及预氧化退火处理，有效解决温降快、变形织构不均和加工窗口窄等难题，显著提升板材组织均匀性和生产效率。

　　本发明属于钛及钛合金轧制，涉及高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法。

　　1、目前，高推重比航空发动机对高温钛合金长时间使用温度的要求已高于600℃，所以耐650℃高温钛合金成为未来的重点发展方向。ti650钛合金属于ti-al-sn-zr-mo-si-nb-ta-w-c系多元固溶强化650℃近α型高温钛合金，具有密度低、比强度高及高温性能良好等特点，可以长时间在650℃工作环境下服役，主要用于制造航空发动机压气机整体叶盘、叶片及高马赫飞行器蒙皮及热端构件等关键部件，能够满足我国高推重比、低能耗的涡扇和涡轴发动机等的使用需求。

　　2、该合金al当量为7.8，β稳定系数kβ高达0.55，合金的力学性能除了受合金元素、晶粒尺寸、组织形态及α相尺寸含量影响外，同时受织构分布均匀性的影响也相对较大。该合金作为以密排六方α相为主的近α型高温钛合金，由于密排六方α相独立的滑移系较少，导致其塑性变形困难，且ti650合金板材较容易产生较强的变形织构和各向异性，对材料的性能产生重要影响。

　　3、由于ti650合金材料的热加工窗口较窄，加工性较差，轧制过程变形抗力大，易出伤，组织性能均匀性控制难度增加。目前高温钛合金板材普遍采用“相变点以上温度锻造得到中间坯，一火高温开坯轧制，随后火次降温轧制”的方法，成品规格不同导致轧制规程不一致，不利于组织批量生产；且钛合金板材厚度小于10mm以后，轧制过程温降快，需频繁回炉补温，导致生产效率极低；叠轧工艺板坯间需刷特殊涂料隔离，过程稳定性差。

　　1、本发明的目的是提供高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，采用两相区温度锻造得到中间坯，在其表面焊接一层纯钛板解热轧制后使用钢包套工艺轧制至成品尺寸，所有轧制过程始终保持同一温度进行，解决了ti650合金易出伤、组织性能不均匀及工艺复杂排产困难等问题。

　　2、本发明所采用的技术方案是，高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，具体步骤如下：

　　3、步骤1、将ti650合金铸锭进行2火次开坯锻造及多火次循环锻造，得到中间锻造坯；

　　4、步骤2、对中间锻造坯100%打磨后在其上表面和下表面各焊接一层1~2mm的纯钛板，进行第一次加热保温，随后进行一火轧制，得到第一半成品板坯；

　　5、步骤3、切除第一半成品板坯边部缺陷，沿其长度方向锯切下断后进行第二次加热保温，随后进行二火轧制，得到第二半成品板坯；

　　6、步骤4、对第二半成品板坯进行100%打磨、切除边部缺陷并锯切下断后进行第三次加热保温，随后采用连续回火的方式进行三火轧制，得到第三半成品板坯；

　　7、步骤5、将第三半成品板坯矫直后进行100%磨光及切除边部缺陷，并利用水切割定尺及预氧化退火，随后用钢板和钢条对退火后多层叠放的第三半成品板坯进行焊接，制成叠轧包；

　　8、步骤6、将叠轧包第四次加热保温后进行第四火轧制，再经去应力退火、叠轧包粗定尺、矫直、拆包、表面砂光和定尺，得到ti650高温钛合金板材，ti650高温钛合金板材得厚度为0.7mm~2.0mm。

　　10、步骤1中开坯锻造在相变点温度以上80℃~150℃下进行，时间为400~600min，终锻温度不低于850℃，断后空冷。

　　11、步骤1中对2火次开坯锻造后的ti650合金铸锭100%打磨后进行循环锻造，循环锻造采用“低、高”循环锻造方式，其中低温锻造温度为相变点温度以下30℃~60℃，高温锻造温度为相变点温度以上30℃~80℃，每次低温锻造或高温锻造的加热保温时间均为a*dmin，其中a取值为0.75~0.90，单位为min /mm，d为锻坯厚度，单位为mm，进行4~6火次反复锻造，终锻温度不低于800℃。

　　12、步骤2中第一次加热保温的温度为在相变点温度以下40℃~80℃，时间2~4h，终轧温度不低于800℃；

　　13、一火轧制道次变形量为5%~15%，道次数为5~10，轧制速率为2m/s～5m/s，火次变形量为45%~65%；一火轧制方向为顺长轧制。

　　14、步骤3第二次加热保温的温度为在相变点温度以下40℃~80℃，时间1.5~3h，终轧温度不低于800℃；

　　15、二火轧制道次变形量为7%~20%，道次数为5~10，轧制速率为2m/s～5m/s，火次变形量为45%~70%；二火轧制方向为顺宽轧制。

　　16、步骤4中第三次加热保温的温度为在相变点温度以下40℃~80℃，时间1.5~2h，轧制温度低于800℃时需回炉补温1次，回炉补温时间为40min~60min，终轧温度不低于750℃；

　　17、三火轧制道次变形量为7%~20%，道次数为5~10，轧制速率为2m/s～5m/s，火次变形量为60%~90%；

　　20、步骤5叠轧包的制备方法为：将第三半成品板坯依次叠放2~4层，然后用钢板和钢条对其进行四周包套焊接，并在前后钢板上开设排气孔，叠轧包的钢板与叠放的板坯间需填充软质隔离物。

　　21、步骤6中第四次加热保温的温度为在相变点温度以下40℃~80℃，时间1~2h，轧制温度不低于800℃；

　　22、四火轧制道次变形量为7%~20%，道次数为5~10，轧制速率为2m/s～5m/s，火次变形量为60%~90%。

　　25、（1）本发明高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，一火轧制为相变点温度以下40℃~60℃，两相区加热、变形温度，改善了常规高温轧制开坯时剧烈变形引起局部显著升温导致的组织性能不均匀的问题，同时保证了较高的综合力学性能；所有轧制火次均采用一个加热温度，有助于连续生产，提高生产效率；

　　26、（2）本发明高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，一火轧制前在中间坯上表面和下表面各焊接一层纯钛板，代替传统的涂刷耐高温的抗氧化涂料，改善开坯轧制时物料的开裂问题，开坯轧制后无需进行表面处理，显著提升成品率，且生产过程稳定性高；

　　27、（3）本发明高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，钢包前先对叠轧板坯进行预氧化处理，代替传统方法涂刷隔离涂层材料，解决了对于隔离涂层材料的依懒性，使整个生产过程更加稳定；

　　28、（4）本发明高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，针对ti650钛合金对温度敏感、加工窗口窄及厚度减薄后轧制过程降温较快的特点，在对厚度不超过6mm的第三半成品板坯的加热处理过程中采用上下包覆钢板的方法，保证了ti650钛合金的轧制温度，减少了传统工艺中因温降导致钛合金的明显开裂现象和频繁回炉补温，同时也减少了后期的打磨量，节约成本。

　　1.高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，具体步骤如下：

　　2.根据权利要求1所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤1中开坯锻造在相变点温度以上80℃~150℃下进行，时间为400~600min，终锻温度不低于850℃，断后空冷。

　　3. 根据权利要求2所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤1中对2火次开坯锻造后的ti650合金铸锭100%打磨后进行循环锻造，所述循环锻造采用“低、高”循环锻造方式，其中低温锻造温度为相变点温度以下30℃~60℃，高温锻造温度为相变点温度以上30℃~80℃，每次低温锻造或高温锻造的加热保温时间均为a*d min，其中a取值为0.75~0.90，单位为min /mm，d为锻坯厚度，单位为mm，进行4~6火次反复锻造，终锻温度不低于800℃。

　　4.根据权利要求1所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤2中第一次加热保温的温度为在相变点温度以下40℃~80℃，时间2~4h，终轧温度不低于800℃；

　　5.根据权利要求1所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤3第二次加热保温的温度为在相变点温度以下40℃~80℃，时间1.5~3h，终轧温度不低于800℃；

　　6.根据权利要求1所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤4中第三次加热保温的温度为在相变点温度以下40℃~80℃，时间1.5~2h，轧制温度低于800℃时需回炉补温1次，回炉补温时间为40min~60min，终轧温度不低于750℃；

　　7.根据权利要求1所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤5中预氧化退火温度为600℃~650℃，保温时间2h。

　　8.根据权利要求7所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤5叠轧包的制备方法为：将第三半成品板坯依次叠放2-4层，然后用钢板和钢条对其进行四周包套焊接，并在前后钢板上开设排气孔，所述叠轧包的钢板与叠放的板坯间需填充软质隔离物。

　　9.根据权利要求1所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤6中第四次加热保温的温度为在相变点温度以下40℃~80℃，时间1~2h，轧制温度不低于800℃；

　　10.根据权利要求9所述高均匀ti650高温钛合金薄板的轧制方法，其特征在于，所述步骤6中去应力退火温度为600℃~650℃，保温2h。

　　本发明公开了高均匀Ti650高温钛合金薄板的轧制方法：S1、对Ti650合金铸锭进行开坯锻造及循环锻造；S2、在所得中间锻造坯表面焊接纯钛板后加热保温，一火轧制得第一半成品板坯；S3、第一半成品板坯切边、锯切下断后加热保温，二火轧制得第二半成品板坯；S4、对第二半成品板坯打磨、切边并锯切下断后加热保温，三火轧制得第三半成品板坯；S5、将第三半成品板坯水切割定尺及预氧化退火，制成叠轧包；S6、将叠轧包加热保温并第四火轧制，经过处理后得到Ti650高温钛合金板材。本发明提供的高均匀Ti650高温钛合金薄板的轧制方法，解决了Ti650合金易出伤、组织性能不均匀及工艺复杂等问题。

　　刘向宏,菅申申,张胜,陈海生,赵西胜,王文盛,雷锦文,孙小平,王凯旋,杜予晅,冯勇

　　技术研发人员：刘向宏,菅申申,张胜,陈海生,赵西胜,王文盛,雷锦文,孙小平,王凯旋,杜予晅,冯勇

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