大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈦鋼復(fù)合板制備加工領(lǐng)域，具體涉及一種在大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦具有良好的物理、化學(xué)性能與機(jī)械性能，但其冶煉技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，因此鈦的價(jià)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宄很多，其中鈦-鋼復(fù)合材料以其高強(qiáng)度、優(yōu)異的耐蝕性能和顯著的經(jīng)濟(jì)效益而被廣泛的應(yīng)用于化工、石油等工業(yè)部門。
[0003]目前，鈦-鋼復(fù)合板的生產(chǎn)方式主要有四種:爆炸復(fù)合法、擴(kuò)散復(fù)合法、爆炸-軋制和直接軋制法。直接軋制法是目前的發(fā)展趨勢，相比其余3種生產(chǎn)方式，具有產(chǎn)品尺寸規(guī)格靈活，性能穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。直接軋制法最初將鈦板(復(fù)合材)與鋼板(基材)以嵌入式的板坯對稱組裝。這時(shí)，在鈦板與鋼材之間放入合適的中間嵌入材，再在高真空下采用電子束焊接。最后放入加熱爐加熱后，在厚板軋機(jī)上強(qiáng)壓軋到所要求的厚度，這樣鈦板與鋼板則真正接合了。最后將外圍切割，分離為2張板。
[0004]但由于直接軋制法是在高溫下進(jìn)行軋制，在加熱過程中，金屬復(fù)合界面極易被氧化，而氧化的界面會(huì)極大地降低界面結(jié)合強(qiáng)度，因此，鈦鋼復(fù)合板的組料過程通常在真空電子束焊箱內(nèi)進(jìn)行，通過內(nèi)部真空處理來提高界面結(jié)合強(qiáng)度。
[0005]日本鋼管公司(NKK)關(guān)于用夾層式板坯復(fù)合方法軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，就是在真空下，使用電子束焊接的板坯復(fù)合技術(shù)，使板坯復(fù)合達(dá)到高效化，得到的板坯具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。但是在高真空條件下，利用電子束焊接工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。
[0006]申請?zhí)枮椤癈N101992344A”，發(fā)明名稱為“一種鈦-鋼復(fù)合板的制備方法”公開了一種以長、寬尺寸相等的鈦板和鋼板，除去銹層和氧化層，然后相對重合制成復(fù)合坯料，再將復(fù)合坯料四周用鈦板側(cè)封，用夾具夾緊組合坯料后在真空室內(nèi)抽真空，使真空度達(dá)到10-2MPa時(shí)，經(jīng)組合坯料四周焊合，再在加熱爐內(nèi)加熱到600?1200°C下保溫0.1?2h，最后在550?1150°C下軋制，乳制速度0.3?2m/s，總壓下量>30%，首次壓下率>5%，得到鈦-鋼復(fù)合板的技術(shù)方案。此工藝方法是以鈦-鋼為原材的復(fù)合板，需要在真空室內(nèi)進(jìn)行真空處理，工藝復(fù)雜，而且在加熱過程中，由于鈦的金屬性活潑，鐵與鈦極易生成金屬間化合物，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(qiáng)度下降。
[0007]申請?zhí)枮椤?01410446843.4”，發(fā)明名稱為“一種制造鈦鋼復(fù)合板的方法”，具體公開了采用電鍍或化學(xué)鍍方法在鋼板或鋼坯的待復(fù)合的表面上鍍覆鎳、銅或純鐵來形成鍍層，從而提高界面的結(jié)合強(qiáng)度。采用該方法能夠在一定程度上提高界面結(jié)合強(qiáng)度，但是，由于鍍層較薄，高溫或長時(shí)間加熱條件下鈦、鐵等元素可以穿透鍍層，在界面形成脆性化合物，不能起到阻止元素相互擴(kuò)散的目的；同時(shí)，由于鍍層金屬?zèng)]有良好的延展性，在軋制過程中，會(huì)引起界面狀態(tài)不均勻的問題，導(dǎo)致采用該方法制備的鈦鋼復(fù)合板產(chǎn)品質(zhì)量無法得到很好的保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，以達(dá)到解決鈦鋼復(fù)合板制備過程中界面氧化問題的目的。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，包括以下步驟:
[0010]a、組坯:按照鋼板/鈦板/銅板/鋼板的順序進(jìn)行對稱組坯，然后將坯料四周焊合，得到組合坯料；其中，在鋼板與鈦板的相鄰面涂覆隔離劑，所述銅板的厚度為50?100 μ m ；
[0011]b、加熱:將組合坯料在950?1050°C加熱2?6h ;
[0012]c、軋制:將加熱后的組合坯料進(jìn)行至少兩道次的軋制，其中，前兩道次變形量彡15%，乳制總變形量為> 90% ；
[0013]d、精整:空冷至室溫，分離涂覆隔離劑的鈦鋼界面，得到鈦鋼復(fù)合板。
[0014]上述所述的大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，在a步驟之前還需進(jìn)行表面處理步驟，所述表面處理的方法為:對鋼板及鈦板的表面進(jìn)行磨拋處理，以去除表面污物和氧化層，減少界面對結(jié)合強(qiáng)度的影響。
[0015]其中，上述所述隔離劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的隔離劑，通常采用具有高溫穩(wěn)定性的氧化物，如Al2O3, S12，陶瓷材料、滑石粉等。主要起隔離不需要復(fù)合的鈦鋼界面的作用，達(dá)到軋制后可以分離鈦鋼界面的目的。
[0016]進(jìn)一步的，a步驟所述的銅板為銅箔或由銅含量> 30%的銅合金加工而成。
[0017]進(jìn)一步的，上述所述的大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，作為優(yōu)選的方案，b步驟所述的加熱溫度為980°C，加熱時(shí)間6h ;c步驟軋制時(shí)，前兩道次變形25%，經(jīng)過10道次車L制，累計(jì)變形量為92%。
[0018]上述所述的大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，a步驟的組坯方法具體為:
[0019]①準(zhǔn)備兩塊規(guī)格相同的鋼板、一塊鈦板、一塊銅箔、四塊側(cè)板，其中，所述側(cè)板材質(zhì)與鋼板相同；
[0020]②焊接:在鋼板與鈦板的相鄰面涂覆隔離劑，按照鋼板/鈦板/銅箔/鋼板的順序進(jìn)行對稱組坯，將側(cè)板設(shè)置在鈦板四周，且位于兩塊鋼板之間，將鋼板與側(cè)板之間的縫隙以及側(cè)板與側(cè)板之間的間隙進(jìn)行焊接，使其成為一個(gè)組合體，得到組合坯料。
[0021]本發(fā)明一種大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，工藝簡單，不需要在高真空環(huán)境下，可以大大降低生產(chǎn)成本，較少工藝步驟。加入中間板一銅板，可以和鈦在高溫下反應(yīng)生成液相化合物，在隨后的軋制過程中將液相與氧化物一同擠出，帶出鈦板和鋼板表面的雜質(zhì)和氧化物，可以獲得潔凈、活化的新生面，輕松解決鈦鋼復(fù)合板制備過程中界面氧化的問題，消除了界面氧化對結(jié)合強(qiáng)度的影響，其結(jié)合效果良好，結(jié)合強(qiáng)度>200MPa，同時(shí)，軋制過程經(jīng)過分步軋制，比起傳統(tǒng)的一步軋制，可以大大提高軋制的效率，最終實(shí)現(xiàn)鈦鋼界面的良好結(jié)合。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明提供一種大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，包括以下步驟:
[0023]a、組坯:按照鋼板/鈦板/銅板/鋼板的順序進(jìn)行對稱組坯，然后將坯料四周焊合，得到組合坯料；其中，在鋼板與鈦板的相鄰面涂覆隔離劑，所述銅板的厚度為50?100 μ m ；
[0024]b、加熱:將組合坯料在950?1050°C加熱2?6h ;
[0025]c、軋制:將加熱后的組合坯料進(jìn)行至少兩道次的軋制，其中，前兩道次變形量彡15%，乳制總變形量為> 90% ；
[0026]d、精整:空冷至室溫，分離涂覆隔離劑的鈦鋼界面，得到鈦鋼復(fù)合板。
[0027]上述所述的大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，在a步驟之前還需進(jìn)行表面處理步驟，所述表面處理的方法為:對鋼板及鈦板的表面進(jìn)行磨拋處理，以去除表面污物和氧化層，減少界面對結(jié)合強(qiáng)度的影響。
[0028]其中，上述所述隔離劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的隔離劑，通常采用具有高溫穩(wěn)定性的氧化物，如Al2O3, S12，陶瓷材料、滑石粉等。主要起隔離不需要復(fù)合的鈦鋼界面的作用，達(dá)到軋制后可以分離鈦鋼界面的目的。
[0029]進(jìn)一步的，a步驟所述的銅板為銅箔或由銅含量> 30%的銅合金加工而成。
[0030]進(jìn)一步的，上述所述的大氣環(huán)境下軋制鈦鋼復(fù)合板的方法，作為優(yōu)選的方