一種應(yīng)用于鈦餐盤的低成本鈦合金板材及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種應(yīng)用于鈦餐盤的低成本鈦合金板材及其制備方法，鈦合金板材的組成成分質(zhì)量百分含量：AL為0.5％～1.5％，F(xiàn)e為0.5％～1.5％，O為0.10％～0.20％，C<0.02，N<0.008，H<0.0015；余量為Ti。本發(fā)明專利技術(shù)鈦合金板材對人體無毒、無害的特性，非常適合制作餐盤，加入一定比例的Fe、Al從而獲得低成本的鈦合金材料；本發(fā)明專利技術(shù)制備的鈦合金材料所軋制成的板材，不但可以降低材料成本，而且對人體無毒、無害，非常適合于制作鈦餐盤。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鈦合金材料制備
，具體涉及一種應(yīng)用于鈦餐的低成本鈦合金板材及其制備方法。
技術(shù)介紹
民以食為天，一日三餐總要使用餐盤。對市面上的餐盤材料大致為鋁、鐵、不銹鋼。鋁在遇酸、堿，鹽、鹵都易溶解，鋁溶解在食物中進入人體后能破壞人體中負(fù)責(zé)細胞能量轉(zhuǎn)換的三磷酸腺苷，從而防礙人體細胞的能量轉(zhuǎn)換過程。鐵容易生銹鐵銹在與空氣中的氧原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成氧化鐵,人體吸收了過多的氧化鐵對人體的肝臟會造成很大的的損害。不銹鋼在常態(tài)下是穩(wěn)定的，不會對健康有任何危害，但是如果長時間和鹽類(含鹽食品接觸)而不及時清洗干凈，會產(chǎn)生六價鉻，這個是有毒的。然而Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金是進近α型鈦合金，擁有優(yōu)良的生物相容性，對人體完全無毒、無害、無過敏，遇到酸、堿，鹽、鹵以及高溫時無重金屬物析出。其表面經(jīng)陽極氧化處理后，形成的氧化膜有抑菌性能，因此既是非常理想的餐盤材料。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有的鋁、鐵、不銹鋼等材料用來制作餐盤的不足，提供一種應(yīng)用于鈦餐盤的低成本鈦合金板材及其制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于鈦餐盤的低成本鈦合金板材及其制備方法，該方法包括以下步驟：步驟一：采用1.0t真空自耗電弧爐進行Ti-1.0Al-1.0Fe鈦錠熔煉；所述Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金鑄錠的截面為直徑為380mm；所述Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金鑄錠是由真空自耗電弧爐進行2次熔煉制得，1次熔煉電流控制在4500～5500A，熔煉電壓控制在37.5V，真空度控制在0.1～1.2MPa。2次熔煉電流控制在6500～7500A，熔煉電壓控制在37.5V，真空度控制在0.1～1.0MPa；所述Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金鑄錠中AL的質(zhì)量百分含量為0.5％～1.5％，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量為0.5％～1.5％。其他雜質(zhì)含量，O的質(zhì)量百分含量為0.10％～0.20％，C<0.02，N<0.008，H<0.0015；步驟二：采用3t電液錘將步驟一中車光后的Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后得到板坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分2～3火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均在950℃～1000℃，終鍛溫度≥820℃，每火次開坯鍛造的鍛造比均為1.0～1.2；所述開坯鍛造的總鍛造比為2.0～3.6；步驟三：將步驟二中所述板坯根據(jù)軋機軋輥寬度進行鋸切下料；切料時要注意，金屬切削液一定要加大，以防止鋸條過熱降低鋸條使用壽命。壓下量控制在0.15～2.0毫米/分鐘，以防止壓下量過大造成鋸條打齒。步驟四：將步驟三中帶鋸下料后的板坯用刨床將表面氧化皮去除，保證板坯單邊刨下量在2～4mm，再用側(cè)銑床銑側(cè)邊保證單邊銑下量在4～6mm并且要倒直角C5，如果局部有微裂紋可以用角磨處理；步驟五：將刨面，倒直角后的Ti-1.0Al-1.0Fe板坯用4輥可逆軋機進行熱軋開坯；加熱溫度為890℃～920℃，保溫時間1.5h；軋制道次排序，1～5道次時總變形量控制在1.5～2.5；5～10道次時變形量控制在2.0～3.0；11～15道次時變形量控制在0.5～1.5；步驟六：將熱軋開坯后帶氧化皮的Ti-1.0Al-1.0Fe板材進行打磨處理并下料。將下料后的Ti-1.0Al-1.0Fe板坯進行真空去應(yīng)力退火處理，加熱溫度750℃～800℃,保溫時間1～1.5h，真空度在1.2～1.5Mpa；步驟七：用雙主動軋機將真空退火后的Ti-1.0Al-1.0Fe板材進行冷軋出成品；軋制道次排序，1～5道次時變形量控制在1.5～2.5；5～10道次時變形量控制在2.0～3.0；11～15道次時變形量控制在1.5～2.5；16～20道次時變形量控制在1.0～1.5；21～25道次時變形量控制在0.2～0.3；將冷軋出板坯用剪板機進行切舌頭，成品下料；將下料后的成品板進行堿酸洗處理，堿液濃度為45％，堿液溫度為85℃，浸泡時間45分鐘；酸液濃度為25％浸泡時間10分鐘，再用清水沖涮以去除殘留在板面上的酸液。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：1、本專利技術(shù)針對Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金材料加入的中間合金，AL的質(zhì)量百分含量為0.5％～1.5％，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量為0.5％～1.5％；原材料成本低于現(xiàn)有鈦合金的原材料成本，約為常用鈦合金Ti-6Al-4V的五分之四且塑性為Ti-6Al-4V的1.5倍。2、本專利技術(shù)針對Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金板材的物性特征，通過對鍛造工序的始鍛溫度、終鍛溫度的控制以及對軋制工序的軋制道次工藝參數(shù)的綜合控制。最終獲得性能達標(biāo)合格的Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金板材；本專利技術(shù)首先采用軸向拔長鍛造方式進行開坯鍛造，然后采用徑向拔長的軋制方式，從而獲得組織均勻，晶粒細化的Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金的板材。3、本專利技術(shù)通過對Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金中的中間合金進行配比設(shè)計，尤其對Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金中Al、Fe等元素的添加形態(tài)以及質(zhì)量含量的控制，使制備的Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金板材不但具備良好的室溫性能，而且還不會有重金屬析出，從而達到對人體無毒無害的優(yōu)越性。4、、本專利技術(shù)制備的Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金板材，在室溫(20℃)條件下的拉伸強度≥420MPa，屈服強度≥375MPa，延伸率≥15％，斷面收縮率≥35％；超聲波探傷滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB5193-85“鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法”中A級標(biāo)準(zhǔn)要求。5、本專利技術(shù)Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金板材的制備方法，對設(shè)備性能的依賴性小，無需特制設(shè)備或復(fù)雜設(shè)備，采用常規(guī)的電液錘、空氣錘、4輥可逆軋機、雙主動軋機即能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實施例1合金的微觀組織圖。圖2為本專利技術(shù)實施例2合金的微觀組織圖。圖3為本專利技術(shù)實施例3合金的微觀組織圖。具體實施方式實施例1本實施例Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金板材的制備方法包括以下步驟：步驟一：采用1.0t真空自耗電弧爐進行Ti-1.0Al-1.0Fe鈦錠熔煉；所述Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金鑄錠的截面為直徑為380mm；所述Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金鑄錠是由真空自耗電弧爐進行2次熔煉制得，1次熔煉電流4500A，熔煉電壓控制在37.5V，真空度控制在0.1～1.2MPa。2次熔煉電流6500A，熔煉電壓控制在37.5V，真空度控制在0.1～1.0MPa；所述Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金鑄錠中AL的質(zhì)量百分含量為0.5％，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量為0.5％。其他雜質(zhì)含量，O的質(zhì)量百分含量為0.10％，C<0.02，N<0.008，H<0.0015；步驟二：采用3t電液錘將步驟一中車光后的Ti-1.0Al-1.0Fe鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后得到板坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分2火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均在950℃，終鍛溫度≥820℃，每火次開坯鍛造的鍛造比均為1.0；所述開坯鍛造的總鍛造比為2.0；步驟三：將步驟二中所述板坯根據(jù)軋機軋輥寬度進行鋸切下料；切料時要注意，金屬切削液一定要加大，以防止鋸條過熱降低本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種應(yīng)用于鈦餐盤的低成本鈦合金板材，其特征在于：鈦合金板材的組成成分質(zhì)量百分含量：AL為0.5％～1.5％，F(xiàn)e為0.5％～1.5％，O為0.10％～0.20％，C<0.02，N<0.008，H<0.0015；余量為Ti。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種應(yīng)用于鈦餐盤的低成本鈦合金板材，其特征在于：鈦合金板材的組成成分質(zhì)量百分含量：AL為0.5％～1.5％，F(xiàn)e為0.5％～1.5％，O為0.10％～0.20％，C<0.02，N<0.008，H<0.0015；余量為Ti。2.一種應(yīng)用于鈦餐盤的低成本鈦合金板材的制備方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：步驟一：采用1.0t真空自耗電弧爐進行鈦錠熔煉；所述鈦合金鑄錠的截面為直徑為380mm；所述鈦合金鑄錠是由真空自耗電弧爐進行2次熔煉制得，1次熔煉電流控制在4500～5500A，熔煉電壓控制在37.5V，真空度控制在0.1～1.2MPa；2次熔煉電流控制在6500～7500A，熔煉電壓控制在37.5V，真空度控制在0.1～1.0MPa；步驟二：采用3t電液錘將步驟一中車光后的鈦合金鑄錠進行開坯鍛造，空冷后得到板坯；所述開坯鍛造采用軸向拔長的鍛造方式，共分2～3火次完成，每火次開坯鍛造的始鍛溫度均在950℃～1000℃，終鍛溫度≥820℃，每火次開坯鍛造的鍛造比均為1.0～1.2；所述開坯鍛造的總鍛造比為2.0～3.6；步驟三：將步驟二中所述板坯根據(jù)軋機軋輥寬度進行鋸切下料；切料時要注意，金屬切削液一定要加大，以防止鋸條過熱降低鋸條使用壽命；壓下量控制在0.15～2.0毫米/分鐘，以防止壓下量過大造成鋸條打齒；步驟四：將步驟三中帶鋸下料后的板坯用刨床將表面氧化皮去除，保證板坯單邊刨下量在2～4mm，再用側(cè)銑床銑側(cè)邊保證單邊銑下量在4～6mm并且要倒直角C5，如果局部有微裂紋可以用角磨處理；步驟五：將刨面，倒直角后的板坯用4輥可逆軋機進行熱軋開坯；加熱溫度為890℃～920℃，保溫時間1.5h；軋制道次排序，1～5道次時總變形量控制在1.5～2.5；5～10道次時變形量控制在2.0～3.0；11～15道次時變形量控制在0.5～1.5；步驟六：將熱軋開坯后帶氧化皮的板材進行打磨處理并下料。將下料后的板坯進行真空去應(yīng)力退火處理，加熱溫度750℃～800℃,保溫時間1～1.5h，真空度在1.2～1.5Mpa；步驟七：用雙主動軋機將真空退火后的板材進行冷軋出成品；軋制道次排序，1～5道次時變形量控制在1.5～2.5；5～10道次時變形量控制在2.0～3.0；11～15道次時變形量控制在1.5～2.5；16～20道次時變形量控制在1.0～1.5；21～25道次時變形量控制在0.2～0.3；將冷軋出板坯用剪板機進行切舌頭，成品下料；將下料后的成品板進行堿酸洗處理，堿液濃度為45％，堿液溫度為85℃，浸泡時間45分鐘；酸液濃度...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周杰，張斌，高嶺昕，王永偉，王斌，
申請(專利權(quán))人：沈陽泰恒通用技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21