钛钢复合板制备方法技术

本发明专利技术涉及钛钢复合板工艺领域，尤其是一种提高了复合界面结合强度，优化了复合界面结合效果的钛钢复合板制备方法，包括如下步骤：a、对钢板及钛板的待复合表面进行粗糙化处理，并用酸清洗处理钢板和钛板；b、在钢板和钛板之间插入铌箔组坯，坯料四周空余部分进行侧边框填充，再对缝隙进行焊合，得到组合坯料；c、对组合坯料抽真空，然后将组合坯料在875±15℃下加热保温后进行轧制，其中，轧制总变形量＞78％，终轧温度范围为700～900℃；d、空冷至室温，得到产品。本发明专利技术使用铌箔为中间层制备钛钢复合板，可以得到界面机械咬合更强的钛钢复合板，界面结合强度稳定，抗剪切强度较高。本发明专利技术尤其适用于钛钢复合板处理工艺之中。

Preparation of titanium steel composite plate

【技术实现步骤摘要】
钛钢复合板制备方法
本专利技术涉及钛钢复合板工艺领域，尤其是一种钛钢复合板制备方法。
技术介绍
钛钢复合板属于层状双金属复合板材，目前市场上常见的钛钢复合板中钛侧多选用TA1、TA2等钛合金，钢侧多选用Q235、Q345等钢材。钛钢复合板结合了钛合金和钢材的优点，在钛质轻耐蚀的基础上，还具有钢材较优的强度性能，可被应用在船舶、交通、建筑、工业设备制造领域。层状金属板的常用制造方法有热轧复合法，扩散复合法，爆炸复合法及爆炸-轧制复合法。扩散复合法多适用于异种金属小型接头的结合，由于扩散机理限制，该方法不适合于工业化大规模量产。热轧复合法适用于各种异种金属板材的制造，通过控制复合界面的洁净度，配合合适的轧制工艺，可获得复合界面结合良好的复合板材。爆炸复合法也适用于各种异种金属的结合，是目前工业化生产复合板最常用的方法，技术条件均比较成熟，但爆炸时使用炸药会产生噪音污染和环境污染，对环境不友好。爆炸-轧制复合法是爆炸复合法和轧制复合法的结合产物，但仍无法避免对环境产生污染。因此，热轧复合法是层状复合板较优的生产方法。使用热轧法生产钛钢复合板时，如不使用中间层，复合界面易生成脆性TiC及TiFe、TiFe2等铁-钛金属间化合物，严重危害复合界面结合效果，导致界面结合强度大幅下降，生产制造使用过程中钛-钢直接复合界面易开裂，严重影响材料服役寿命。研究表明在钛钢间插入中间层可有效阻止复合界面硬质脆性相的形成，常用的中间层材料有IF钢、Cu等。使用IF钢作中间层时IF钢-钢界面结合效果较好，但IF钢-Ti界面仍存在铁-钛金属间化合物，结合效果较差。使用Cu中间层可有效阻止界面C的扩散，但Cu仍会与铁钛反应生成新的金属间化合物。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提高了复合界面结合强度，优化了复合界面结合效果的钛钢复合板制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：钛钢复合板制备方法，包括如下步骤：a、首先，对钢板及钛板的待复合表面进行粗糙化处理，并用酸清洗处理钢板和钛板，除去其表面的污渍和氧化层；b、其次，在钢板和钛板之间插入铌箔，按照钢板、铌箔和钛板的顺序组坯，其中，坯料四周空余部分进行侧边框填充，再对缝隙进行焊合，得到组合坯料；c、对组合坯料抽真空，然后将组合坯料在875±15℃下加热保温后进行轧制，其中，轧制总变形量＞78％，终轧温度范围为700～900℃；d、空冷至室温，得到产品。进一步的是，步骤a中，粗糙化处理的方法为通过锉刀、砂轮或千叶轮对钢板及钛板的待复合表面进行打磨。进一步的是，步骤b中，侧边框填充采用钢制侧边框填充。进一步的是，步骤b中，焊合过程采用氩弧焊。进一步的是，步骤c中，真空处理由侧边框上预留的导管将组合坯料内的气体抽出。进一步的是，步骤c中，真空处理的真空度达到0.8Pa以下。进一步的是，步骤c中，加热保温时间为2～4小时。进一步的是，步骤c中，轧制的单道次变形量控制在15～30％。进一步的是，步骤c中，轧制的轧制速度为0.1～2.0m/s。进一步的是，步骤c中，轧制的首道次变形量控制在25～30％。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计的以铌为中间过渡层的钛钢复合板，有效阻止了界面间C原子的扩散，Nb-Ti界面及Fe-Nb界面复合效果良好，也明显提高了复合界面结合强度，优化了复合界面结合效果。使用铌箔为中间层制备钛钢复合板，可以得到界面机械咬合更强的钛钢复合板，界面结合强度稳定，抗剪切强度较高。本专利技术尤其适用于钛钢复合板处理工艺之中。附图说明图1是本专利技术的钛钢复合板的结构示意图。图中标记为：钢板1、铌箔2、钛板3。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示的钛钢复合板制备方法，包括如下步骤：a、首先，对钢板1及钛板3的待复合表面进行粗糙化处理，并用酸清洗处理钢板1和钛板3，除去其表面的污渍和氧化层；b、其次，在钢板1和钛板3之间插入铌箔2，按照钢板1、铌箔2和钛板3的顺序组坯，其中，坯料四周空余部分进行侧边框填充，再对缝隙进行焊合，得到组合坯料；c、对组合坯料抽真空，然后将组合坯料在875±15℃下加热保温后进行轧制，其中，轧制总变形量＞78％，终轧温度范围为700～900℃；d、空冷至室温，得到产品。本专利技术巧妙的利用铌为中间过渡层，有效提高了钛钢复合板复合界面的结合强度，一定程度改善了钛-钢复合界面结合效果，尤其有效阻止了钛-钢复合界面脆性相碳化钛的形成，丰富了热轧钛钢复合板中间层材料的选择，市场推广前景十分广阔。为了获得更为理想的界面复合效果，可以选择这样的方案：步骤a中，粗糙化处理的方法为通过锉刀、砂轮或千叶轮对钢板1及钛板3的待复合表面进行打磨。打磨的粗糙化处理方式，可以进一步的让界面在轧制后的结合强度得到提高。其中，为了保证坯料的结构稳定和产品的品质，优选步骤b中，侧边框填充采用钢制侧边框填充。为了防止氧化物影响焊缝质量，优选步骤b中，焊合过程采用氩弧焊。对对缝隙进行焊合，可以所有材料成为一个整体的组合坯料，保证后期的整体品质。为了便捷的实现真空处理，可以选择这样的方法：步骤c中，真空处理由侧边框上预留的导管将组合坯料内的气体抽出。其中，优选步骤c中，真空处理的真空度达到0.8Pa以下。真空处理完毕后，将导管闭合即可。另外，为了获得更好的轧制品质，优选步骤c中，加热保温时间为2～4小时。为了获得更优的轧制品质，可以选择如下的方案：步骤c中，轧制的单道次变形量控制在15～30％；步骤c中，轧制的轧制速度为0.1～2.0m/s；步骤c中，轧制的首道次变形量控制在25～30％。实施例实施例1首先，将使用铌钛镍双中间层的钛钢复合板材组坯放入加热炉内加热，加热温度875±10℃，保温4小时；其次，取出完成加热工艺的组合坯料，进行轧制，首道次变形26％，经过11道次轧制，累计变形量83％，轧制速度1.0m/s，终轧温度780℃；空冷至室温，得到产品。本实施例所得钛钢复合板抗剪切强度高达280MPa。实施例2将使用铌中间层的钛钢复合板材组坯放入加热炉内加热，加热温度900±10℃，保温4.5时；取出完成加热工艺的组合坯料，进行轧制，首道次变形30％，经过9道次轧制，累计变形量80％，轧制速度0.5m/s，终轧温度790℃；空冷至室温，得到产品。本实施例所得钛钢复合板抗剪切强度高达265MPa。通过上述实施例可以得出，本专利技术有效提高了钛钢复合板复合界面的结合强度，一定程度改善了钛-钢复合界面结合效果，尤其有效阻止了钛-钢复合界面脆性相碳化钛的形成，丰富了热轧钛钢复合板中间层材料的选择，市场推广前景十分广阔。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钛钢复合板制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/na、首先，对钢板(1)及钛板(3)的待复合表面进行粗糙化处理，并用酸清洗处理钢板(1)和钛板(3)，除去其表面的污渍和氧化层；/nb、其次，在钢板(1)和钛板(3)之间插入铌箔(2)，按照钢板(1)、铌箔(2)和钛板(3)的顺序组坯，其中，坯料四周空余部分进行侧边框填充，再对缝隙进行焊合，得到组合坯料；/nc、对组合坯料抽真空，然后将组合坯料在875±15℃下加热保温后进行轧制，其中，轧制总变形量＞78％，终轧温度范围为700～900℃；/nd、空冷至室温，得到产品。/n

【技术特征摘要】
1.钛钢复合板制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、首先，对钢板(1)及钛板(3)的待复合表面进行粗糙化处理，并用酸清洗处理钢板(1)和钛板(3)，除去其表面的污渍和氧化层；
b、其次，在钢板(1)和钛板(3)之间插入铌箔(2)，按照钢板(1)、铌箔(2)和钛板(3)的顺序组坯，其中，坯料四周空余部分进行侧边框填充，再对缝隙进行焊合，得到组合坯料；
c、对组合坯料抽真空，然后将组合坯料在875±15℃下加热保温后进行轧制，其中，轧制总变形量＞78％，终轧温度范围为700～900℃；
d、空冷至室温，得到产品。


2.如权利要求1所述的钛钢复合板制备方法，其特征在于：步骤a中，粗糙化处理的方法为通过锉刀、砂轮或千叶轮对钢板(1)及钛板(3)的待复合表面进行打磨。


3.如权利要求1所述的钛钢复合板制备方法，其特征在于：步骤b中，侧边框填充采用钢制侧边框填充。

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【专利技术属性】
技术研发人员：吴静怡，王莹，杨柳，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51