專利名稱：利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬板材復合處理的方法，特別是一種利用定位放射擴散方式對
異種金屬板材復合處理的方法。
背景技術：
目前，在工業生產中經常需要將不同材質的金屬板材復合成一體結構，如換熱器中的管板，它是換熱器中的主要部件，承受著管程和殼程高溫高壓介質的沖蝕和腐蝕。因此管板的選材十分關鍵。通常石化行業用換熱器管程和殼程介質性質相差懸殊，管程為高溫高壓、高腐蝕的工藝介質，殼程通常是冷卻水(多為海水)；也有時管程殼程都是特殊腐蝕性工藝介質。因此，管板必須選用特殊材料如海軍銅、鐵白銅、雙相不銹鋼、316L、鈦、鋯類有色金屬等，以滿足其單側(管程或殼程)或雙側(管程和殼程)耐介質腐蝕的能力，確保設備安全和使用壽命。若采取整體有色金屬鍛件，需要消耗大量的有色金屬，制造成本高，由于管板鍛件本身有眾多管孔，使材料的利用率大為降低；由于有色金屬一般比鋼質材料強度低，為保證強度還必須加大管板鍛件的厚度。 為解決上述問題，選用碳鋼與耐腐蝕金屬材料進行復合形成既強度高又耐腐的管板材料。現有的復合板通常為爆炸方式復合成型或爆炸后進行軋制復合成型。爆炸復合板在爆炸復合時會產生巨大的噪聲和熱輻射、沖擊力，不符合環保要求。同時爆炸復合過程造成大量溫室氣體的排放，對環境十分有害。爆炸復合的材料尤其有色金屬復合板，爆炸產生的高溫和沖擊力往往造成結合面有色金屬大面積熔化，復層表面被爆炸熱氧化燒傷，金屬晶粒粗大，熱影響區過大，界面組織復雜，強度和塑性均受到損傷。爆炸還會使復合板產生變形，排氣不均還會造成復層鼓包、邊緣打裂、雷管區結合不良等缺陷。
發明內容
本發明的目的是提供一種無環境污染、復合成型后板材質量好的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，克服現有技術的不足。 本發明的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，包括如下步驟 a、向異種金屬材質的基層3和上復層1之間設置放射擴散連接層并作相互定位處理； b、加熱，使各部均溫燒透，所述加熱溫度的下限為低于放射擴散連接層材質熔點l(TC ; c、加壓，壓力控制在10MPa 30MPa之間，并保壓1 10分鐘；
d、保溫緩冷； 所述的放射擴散連接層材質的熔點應同時低于所述的基層材質的熔點和復層材質的熔點，放射擴散連接層與基層3和上復層1之間具有相熔性。 本發明的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其中所述的放射擴散連接層為上襯層7，所述的定位處理是在基層3和上復層1之間設置有若干個上定位釘2，上定位釘2穿過襯層7上的通孔。 本發明的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其中所述的放射擴散連接層為堆焊在基層3上中間凹槽11內和堆焊在基層3上十字槽12內的堆焊層和與該堆焊層相接觸的位于上復層1上的堆焊層，所述的定位處理是在上復層1的周邊設有凸邊13，在基層3的周邊設有與凸邊13相配的凹邊14，凸邊13與凹邊14可相互配合。
本發明的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其中所述的放射擴散連接層為堆焊在上復層1周邊的堆焊邊15和堆焊在上復層1上的十字通槽16及中間通孔17內的堆焊層，所述的定位處理是基層3周邊有凹邊14，凹邊14與堆焊邊15相配。
本發明的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其中所述的放射擴散連接層為與上復層1和基層3固定連接的鑲條18，所述的定位處理是在上復層1的周邊設有凸邊13，在基層3的周邊設有與凸邊13相配的凹邊14，凸邊13與凹邊14可相互配合。 本發明的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其中所述的上定位釘2的一端與上復層1之間為螺紋連接，上定位釘2的另一端插入基層3上的定位孔8內，且上定位釘2與上襯層7的材質相同。 本發明的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其中所述的鑲條18與上復層1和基層3之間為螺釘固定連接，且該螺釘與鑲條18的材質相同。
本發明的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法與現有技術相比，工藝簡單，好操作，易控制；復合過程中不產生噪聲、熱輻射及沖擊力，無溫室氣體的排放，符合環保要求，復合后的界面與母材組織相同，結合質量好，材料表面不損傷，結合面機械性能好。且設備簡單、通用性強、操作簡便、節省能源。
圖1是本發明的實施例1中基層與復層壓制前的結構示意圖；圖2是圖1所示的上復層1、上襯層7及上復層螺絲孔9的結構示意圖；圖3是圖1所示的基層3的結構示意圖；圖4是圖3所示的俯視示意圖；圖5是圖1所示的下復層5、、下襯層6及下復層螺絲孔10的結構示意6是本發明的實施例2中基層與復層壓制前的結構示意圖；圖7是圖6所示的基層3的結構示意圖；圖8是圖7所示的基層3堆焊后俯視示意圖；圖9是圖6所示的上復層1的結構示意圖；圖10是本發明的實施例3中基層與復層壓制前的結構示意圖；圖11是圖10所示的上復層1的結構示意圖；圖12是圖ll所示的俯視示意圖；圖13是圖10所示的基層3的結構示意圖；圖14是本發明的實施例4中基層與復層壓制前的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1、6、10、14所示其中3為基層，1為上復層，5為下復層。基層3的材質為鋼，包括碳鋼、不銹鋼或合金鋼等，上復層1和下復層5的材質為具有耐腐性能的有色金屬或不銹鋼，包括雙相不銹鋼、各種銅、鎳或鎳基合金、鈦或鈦合金、鋯或鋯合金等。
實施例1 :如圖1、2、3、4、5所示: a、向異種金屬材質的基層3(選用碳鋼)和上復層l(選用純鈦材料)及下復層5 (選用純鈦材料)之間設置放射擴散連接層并作相互定位處理，具體作法是在基層3和上復層1之間放置上襯層7，在基層3與下復層5之間放置下襯層6，上襯層7和下襯層6為薄銅板材料，作為放射擴散連接層。在上復層1上加工上復層螺絲孔9，在下復層5上加工下復層螺絲孔10，2為銅質材料的上定位釘，在基層3上加工定位孔8。上定位釘2的一端有螺紋并旋入上復層螺絲孔9內，上定位釘2的另一端穿過上襯層7上的孔插入基層3上的定位孔8內。基層3與下復層5之間的定位與上述的基層3與上復層1之間定位方式相同。銅質材料的上襯層7和下襯層6的熔點低于鋼質材料的基層3和純鈦材質的上復層1和下復層5，并襯層與基層和復層之間均具有相熔性。若碳鋼與不銹鋼類金屬復合時，可不加襯層6、7，直接打釘復合即可。 b、加熱，使各部均溫燒透，加熱速度控制在50°C /h.mm 200°C /h.mm之間均可；所述加熱溫度的下限為低于放射擴散連接層材質熔點10°C ;本實施例中由于放射擴散連接層材質為銅，故選擇加熱溫度為IIO(TC，加熱溫度的上限應控制在上復層1和基層3中較低熔點的80%。 c、加壓，壓力控制在10MPa 30MPa之間，并保壓1 10分鐘。
d、保溫緩冷。 基層和復層的結合面可為平面形狀或柱面形狀或球面形狀。 其中加熱設備可以是電阻爐或真空加熱爐或保護氣氛爐，也可以是一般高頻加熱
爐。對鈦、鋯、銅、不銹鋼等金屬的復合只要爐溫能達到120(TC即可滿足工藝要求。 加壓時，可利用壓力機提供壓力，對工件施加金屬原子高溫下進行定位輻射擴散
所需壓力。選用普通油壓機、水壓機均可，具體視工件規格確定壓力機的噸位。 加壓時，根據工件所需的加熱溫度、變形量、所需施加的壓力、工件的直徑形狀等
確定定型模具。 實施例2 :如圖6、7、8、9所示與實施例1所不同的是放射擴散連接層為堆焊在基層3上中間凹槽11內和堆焊在基層3上的十字堆焊層和與該堆焊層相接觸的位于上復層1上的堆焊層，其中堆焊層的材質為銅。定位處理是在上復層1的周邊加工有凸邊13，在基層3的周邊加工有與凸邊13相配的凹邊14，凸邊13與凹邊14可相互配合，用于相互定位，以防止相互錯位。其他與實施例l相同。 實施例3 :如圖10、 11、 12、 13所示與實施例2所示不同的是在上復層l上加工有通透的中間通孔17和與該孔相連通的十字通槽16，在上復層1的周邊堆焊有堆焊邊15，堆焊邊15與基層3周邊的凹邊相吻合。放射擴散連接層為堆焊在中間通孔17和十字通槽16內的堆焊料及堆焊邊15壓制而成，其他與實施例2相同。 實施例4 :如圖14所示與實施例2所不同的是放射擴散連接層由螺釘固定連接在上復層1、下復層5、基層3上的鑲條18壓制而成，該螺釘的材質與鑲條18的材質相同，均為銅。基層3上的鑲條18和復層上的鑲條18相互錯位設置，以保證壓制時的變形〗
權利要求
一種利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其特征在于包括如下步驟a、向異種金屬材質的基層(3)和上復層(1)之間設置放射擴散連接層并作相互定位處理；b、加熱，使各部均溫燒透，所述加熱溫度的下限為低于放射擴散連接層材質熔點10℃；c、加壓，壓力控制在10MPa～30MPa之間，并保壓1～10分鐘；d、保溫緩冷；所述的放射擴散連接層材質的熔點應同時低于所述的基層材質的熔點和復層材質的熔點，放射擴散連接層與基層(3)和上復層(1)之間具有相熔性。
2. 根據權利要求1所述的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其 特征在于所述的放射擴散連接層為上襯層(7)，所述的定位處理是在基層(3)和上復層 (1)之間設置有若干個上定位釘(2)，上定位釘(2)穿過襯層(7)上的通孔。
3. 根據權利要求1所述的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其 特征在于所述的放射擴散連接層為堆焊在基層(3)上中間凹槽(11)內和堆焊在基層(3) 上十字槽(12)內的堆焊層和與該堆焊層相接觸的位于上復層(1)上的堆焊層，所述的定位 處理是在上復層(1)的周邊設有凸邊(13)，在基層(3)的周邊設有與凸邊(13)相配的凹邊 (14)，凸邊(13)與凹邊(14)可相互配合。
4. 根據權利要求1所述的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其 特征在于所述的放射擴散連接層為堆焊在上復層(1)周邊的堆焊邊(15)和堆焊在上復層 (1)上的十字通槽(16)及中間通孔(17)內的堆焊層，所述的定位處理是基層(3)周邊有凹 邊(14)，凹邊(14)與堆焊邊(15)相配。
5. 根據權利要求1所述的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其 特征在于所述的放射擴散連接層為與上復層(1)和基層(3)固定連接的鑲條(1S)，所述 的定位處理是在上復層(1)的周邊設有凸邊(13)，在基層(3)的周邊設有與凸邊(13)相配 的凹邊(14)，凸邊(13)與凹邊(14)可相互配合。
6. 根據權利要求2所述的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其 特征在于所述的上定位釘(2)的一端與上復層(1)之間為螺紋連接，上定位釘(2)的另一 端插入基層(3)上的定位孔(8)內，且上定位釘(2)與上襯層(7)的材質相同。
7. 根據權利要求5所述的利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，其 特征在于所述的鑲條(18)與上復層(1)和基層(3)之間為螺釘固定連接，且該螺釘與鑲 條(18)的材質相同。
全文摘要
一種利用定位放射擴散方式對異種金屬板材復合處理的方法，步驟為向異種金屬材質的基層和上復層之間設置放射擴散連接層并作相互定位處理；加熱，使各部均溫燒透，所述加熱溫度的下限為低于放射擴散連接層材質熔點10度；加壓，壓力為10MPa～30MPa，并保壓1～10分鐘；保溫緩冷；放射擴散連接層材質的熔點應同時低于所述的基層材質的熔點和復層材質的熔點，放射擴散連接層與基層和上復層之間具有相熔性。與現有技術相比工藝簡單，好操作；復合過程中不產生噪聲、熱輻射及沖擊力，無溫室氣體的排放，復合后的界面與母材組織相同，結合質量好，材料表面不損傷，結合面機械性能好。且設備簡單、通用性強、操作簡便、節省能源。
文檔編號B23K20/22GK101716700SQ20091018817
公開日2010年6月2日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者張忠林 申請人:張忠林