本發(fā)明屬于鈦鋼復(fù)合板制備加工領(lǐng)域，涉及一種以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板及其制備方法。
背景技術(shù)：
鈦具有良好的物理、化學性能與機械性能，但其冶煉技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，因此鈦的價格很貴，很大程度限制了鈦的推廣及應(yīng)用。將鈦與其它金屬(如鋼、銅、鋁等)復(fù)合在一起，制成金屬復(fù)合材料，既可以發(fā)揮鈦的優(yōu)異性能，又可大大降低成本，因而近年來對類似材料的研究很多，其中鈦-鋼復(fù)合材料以其高強度、優(yōu)異的耐蝕性能和顯著的經(jīng)濟效益而被廣泛的應(yīng)用于化工、石油等工業(yè)部門。
由于鈦的金屬性活潑，與多數(shù)金屬連接時將在界面上形成脆性相。由鈦-鐵二元相圖可知，鐵與鈦極易生成金屬間化合物，如TiFe、TiFe2等，由于金屬間化合物具有較大的脆性使結(jié)合界面脆化，在應(yīng)力的作用下容易導(dǎo)致開裂，使結(jié)合強度下降。鈦在溫度為1155K時發(fā)生相變，高溫時以體心立方晶格β-Ti形式存在，溫度較低時為密排立方晶格的α-Ti。鐵在α-Ti中的固溶度很小，在室溫下僅為0.05％～0.1％，在共析溫度下不超過0.5％。鐵是β-Ti穩(wěn)定元素，在β-Ti中的固溶度比在α-Ti中的大，在共晶溫度1355K時，鐵在β-Ti中的固溶度達到最大值25％。在β-Ti中固溶了鐵之后，可以使其相變點溫度降低，當β-Ti中鐵含量達到一定值時，β-Ti將會被保留至室溫，隨著β-Ti中鐵含量的進一步增高，在冷卻過程中，將會造成鐵在鈦中的過飽和，進而超過其在鈦中的固溶度而形成金屬間化合物。減少化合物生成的主要方法是在鈦與鋼之間插入適當?shù)慕饘僮鲋虚g層，進而阻止鈦、鐵等元素的相互擴散，常見的為插入銅、鎳、鈮等金屬板，但在抑制鈦、鐵等元素擴散的同時引入了新的化合物。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有鈦鋼復(fù)合板制備過程中界面上會生成脆性相的鈦/鐵化合物，本發(fā)明提供了一種用IF鋼為中間層制備鈦鋼復(fù)合板的方法。該方法以IF鋼為中間層，根據(jù)原料鋼種的不同，選擇特殊的軋制工藝。本發(fā)明方法不引入其他元素，可阻礙碳元素向鈦側(cè)擴散，同時形成一層厚度適中的TiC層，既不會使復(fù)合板性能劣化，又可以抑制TiFe相的形成，最終使制備得到的鈦鋼復(fù)合板性能良好。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法。該方法包括以下步驟：
A、組坯：將板材按照鋼板/鈦板/IF鋼板/鋼板的順序進行組坯，鋼板與鈦板間涂上隔離劑，坯料四周焊合，坯料內(nèi)部抽真空；所述鋼板為普碳鋼；
B、加熱：將抽真空后的坯料進行加熱，加熱溫度為870～910℃，加熱時間為120～180min；
C、軋制：加熱后的坯料經(jīng)過粗軋、精軋、冷卻，取下鋼板即可；其中，精軋終軋溫度為720～800℃。
優(yōu)選的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟A中，所述的隔離劑為陶瓷材料或氧化物中至少一種。
進一步的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟A中，所述的陶瓷材料為氧化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷、氧化鋯陶瓷、氮化鋁陶瓷或碳化硅陶瓷中的至少一種；且需滿足以下兩點，第一：耐1000℃以上高溫；第二：各步驟溫度下不與鈦發(fā)生反應(yīng)。
進一步的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟A中，所述的氧化物需滿足以下兩點，第一：耐1000℃以上高溫；第二：各步驟溫度下不與鈦發(fā)生反應(yīng)。
進一步的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟A中，所述的氧化物為TiO2或SiO2中至少一種。
優(yōu)選的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟A中，所述抽真空至1×10-2Pa以下。
優(yōu)選的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟A中，所述IF鋼板的厚度為0.5～1mm。
優(yōu)選的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟A中，所述鋼板的尺寸完全一樣。
優(yōu)選的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟C中，軋制總變形量＞80％，單道次變形量為5～20％。
優(yōu)選的，上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法步驟C中，軋制速度為0.1～3m/s。
本發(fā)明還提供了由上述以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法制備得到的鈦鋼復(fù)合板。
本發(fā)明制備得到的鈦鋼復(fù)合板，板型良好，表面無明顯缺陷形成，結(jié)合界面無鈦/鐵化合物的生成，結(jié)合效果良好，結(jié)合強度300MPa左右，遠高于國家標準中同類鈦鋼復(fù)合板的結(jié)合強度。
具體實施方式
一種以IF鋼為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法，包括以下步驟：
A、組坯：為了防止軋制過程中板形翹曲，在另一端也放上鋼板，從而形成鋼板/鈦板/IF鋼/鋼板的組坯；并且鋼板與鈦板之間要涂刷上隔離劑，以便軋制后取下此鋼板；然后坯料四周焊合，坯料內(nèi)部抽真空；所述鋼板為普碳鋼；
B、加熱：將抽真空后的坯料進行加熱，加熱溫度為870～910℃，加熱時間為120～180min；若加熱溫度高于此溫度，則界面間元素擴散加劇，對結(jié)合強度不利；若加熱溫度低于此溫度，則軋制負荷重，且結(jié)合效果不好；
C、軋制：加熱后的坯料經(jīng)過粗軋、精軋、空冷至室溫后取下另一塊鋼板即可；其中，精軋終軋溫度為720～800℃；若終軋溫度高于此溫度，則余熱會繼續(xù)生成化合物，若低于此溫度，結(jié)合強度會降低；當冷卻速度過高則內(nèi)應(yīng)力大，過低則達不到冷卻效果。
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1
①將加工好的鋼板/鈦板/IF鋼/鋼板組合坯料放入加熱爐內(nèi)加熱，加熱溫度900℃，保溫160min；
②取出完成加熱工藝的組合坯料，進行軋制，道次變形15％左右，經(jīng)過12道次軋制，累計變形量89％，軋制速度1.2m/s，終軋溫度780℃；
③軋制完成后，空冷至室溫，切去軋制后板材的邊部，上部鋼板與鈦板由于隔離劑的作用而自然分離，下部得到鈦鋼復(fù)合板。
對本實施例得到的鈦鋼復(fù)合板進行結(jié)合強度的測試，界面結(jié)合強度325MPa。結(jié)合強度測定方法按照GB/T 6396-2008中剪切試驗方法執(zhí)行。
實施例2
①將加工好的鋼板/鈦板/IF鋼/鋼板組合坯料放入加熱爐內(nèi)加熱，加熱溫度910℃，保溫180min；
②取出完成加熱工藝的組合坯料，進行軋制，每道次變形18％左右，經(jīng)過10道次軋制，累計變形量92％，終軋溫度765℃。
③軋制完成后，空冷至室溫，切去軋制后板材的邊部，上部鋼板與鈦板由于隔離劑的作用而自然分離，下部得到鈦鋼復(fù)合板。
對本實施例得到的鈦鋼復(fù)合板進行結(jié)合強度的測試，界面結(jié)合強度為290MPa。結(jié)合強度測定方法按照GB/T 6396-2008中剪切試驗方法執(zhí)行。
對比例1
①將鋼板/鈦板/IF鋼板/鋼板組合坯料放入加熱爐內(nèi)加熱，加熱溫度850℃，保溫240min；
②取出完成加熱工藝的組合坯料，進行軋制，道次變形10％左右，經(jīng)過15道次軋制，累計變形量78％，終軋溫度700℃，空冷。
③軋制完成后，切去軋制后板材的邊部，上部鋼板與鈦板由于隔離劑的作用而自然分離，下部得到鈦鋼復(fù)合板。
④將得到的鈦鋼復(fù)合板進行結(jié)合強度的測試，得到界面結(jié)合強度為200MPa。其中，結(jié)合強度測定方法按照GB/T 6396-2008中剪切試驗方法執(zhí)行。
對比例2
①將加工好的鋼板/鈦板/鋼板組合坯料放入加熱爐內(nèi)加熱，加熱溫度900℃，保溫180min；
②取出完成加熱工藝的組合坯料，進行軋制，每道次變形15％左右，經(jīng)過10道次軋制，累計變形量89％，終軋溫度765℃。
③軋制完成后，空冷至室溫，切去軋制后板材的邊部，上部鋼板與鈦板由于隔離劑的作用而自然分離，下部得到鈦鋼復(fù)合板。
對本實施例得到的鈦鋼復(fù)合板進行結(jié)合強度的測試，界面結(jié)合強度為210MPa。結(jié)合強度測定方法按照GB/T 6396-2008中剪切試驗方法執(zhí)行。