制備無中間層鈦鋼復合板的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鈦鋼復合板制備加工領域，涉及一種鈦鋼復合板的制造方法。
【背景技術】
[0002]鈦具有良好的物理、化學性能與機械性能，但其冶煉技術復雜，生產成本高，因此鈦的價格很貴，很大程度限制了鈦的推廣及應用。將鈦與其它金屬(如鋼、銅、鋁等)復合在一起，制成金屬復合材料，既可以發揮鈦的優異性能，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-鋼復合材料以其高強度、優異的耐蝕性能和顯著的經濟效益而被廣泛的應用于化工、石油等工業部門。
[0003]使用直接乳制法生產鈦鋼復合板是目前的發展趨勢，相比傳統的爆炸復合法和爆炸-乳制法，具有產品尺寸規格靈活，性能穩定，易實現機械化、自動化作業等優點。但由于鈦與鐵的固溶度小，與鋼直接接觸將在界面上形成脆性相，并且鈦和鋼的強度相差很大，二者很難復合，要想達到高的復合強度，一種方法是在鈦板和鋼板之間加入一層過渡層，常用的中間層有鎳，銅等，一來這些過渡層都非常昂貴，不可取，再者使用這些薄層金屬，在乳制變形量較大時，由于各層變形抗力不同，容易發生斷裂，導致結合強度不穩定。另一種方法是先把鋼板進行鍛造提高其強度之后再復合，但目前生產鈦鋼復合板的工藝中并沒有采取此工序。
【發明內容】
[0004]本發明針對上述缺陷，本發明提供一種無中間層鈦鋼復合板的制備方法，利用該方法所得鈦鋼復合板的結合強度高。
[0005]本發明的技術方案:
[0006]本發明提供一種制備無中間層鈦鋼復合板的方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]a、對鋼板或鋼坯的表面以及鈦板的表面進行處理以去除表面污物和氧化層；
[0008]b、采用對稱組坯法將鋼板或鋼坯與鈦板進行按照鋼板或鋼坯-鈦板-鋼板或鋼坯的順序進行對稱組坯形成組合坯料；
[0009]C、組合坯料在真空環境下通過焊接將坯料的四周焊合；
[0010]d、將組合坯料加熱至960?1050°C，加熱120?360min ；
[0011]e、加熱后的坯料進行熱乳，控制開乳溫度900?1000°C，終乳溫度不低于600°C，
并且控制單道次變形量在10%?20% (優選為15% )，乳制總變形量彡90% ;熱乳完成后冷卻至室溫。
[0012]優選的，步驟d中，組合坯料加熱至980?1050°C。
[0013]進一步，所述鋼板或鋼坯的碳含量< 0.1%，鋼板為普碳鋼板，其所述鈦板為工業純鈦板(TAl或TA2) ο
[0014]優選的，步驟a中，表面處理采用噴砂、酸洗、機械加工和清洗中的至少一種方法。
[0015]進一步，所述組合坯料由兩塊鋼板或鋼坯與置于其之間的一塊鈦板組成。
[0016]優選的，步驟c中，真空度< IXlO2Pa,采用真空電子束焊接方法抽真空并進行焊接處理。
[0017]進一步，步驟e中，當終乳溫度高于720°C時，先水冷至680°C，控制冷卻速度在2?5°C /s間，然后空冷至室溫。本發明中，限定終乳溫度高于720°C時分步冷卻的作用是避免在這個溫度段界面化合物的大量生成。
[0018]—種鈦鋼復合板，其采用上述方法制得，所述鈦鋼復合板的鋼板或鋼坯與鈦板之間不含有過渡層；即不添加中間層。
[0019]進一步，所述鈦鋼復合板的結合強度>240MPa，優選為240?260MPa。
[0020]本發明的有益效果:
[0021]該發明乳制后獲得的鈦鋼復合板，結合效果良好，結合強度>240MPa，高于國家標準中同類鈦鋼復合板的結合強度。
【具體實施方式】
[0022]本發明提供一種制備無中間層鈦鋼復合板的方法，所述方法包括以下步驟:
[0023]a、對鋼板或鋼坯的表面以及鈦板的表面進行處理以去除表面污物和氧化層；
[0024]b、采用對稱組坯法將鋼板或鋼坯與鈦板進行按照鋼板或鋼坯-鈦板-鋼板或鋼坯的順序進行對稱組坯形成組合坯料；
[0025]C、組合坯料在真空環境下通過焊接將坯料的四周焊合；
[0026]d、將組合坯料加熱至960?1050°C，加熱120?360min ；
[0027]e、加熱后的坯料進行熱乳，控制開乳溫度900?1000°C，終乳溫度不低于600°C，并且控制單道次變形量在10%?20% (優選為15% )，乳制總變形量彡90% ;熱乳完成后冷卻至室溫。
[0028]優選的，步驟d中，組合坯料加熱至980?1050°C。
[0029]進一步，所述鋼板或鋼坯的碳含量< 0.1%，鋼板為普碳鋼板，其所述鈦板為工業純鈦板(TAl或TA2) ο
[0030]優選的，步驟a中，表面處理采用噴砂、酸洗、機械加工和清洗中的至少一種方法。
[0031]進一步，所述組合坯料由兩塊鋼板或鋼坯與置于其之間的一塊鈦板組成。
[0032]優選的，步驟c中，真空度< IXlO2Pa,采用真空電子束焊接方法抽真空并進行焊接處理。
[0033]進一步，步驟e中，當終乳溫度高于720°C時，先水冷至680°C，控制冷卻速度在2?5°C /s間，然后空冷至室溫。本發明中，限定終乳溫度高于720°C時分步冷卻的作用是避免在這個溫度段界面化合物的大量生成。
[0034]—種鈦鋼復合板，其采用上述方法制得，所述鈦鋼復合板的鋼板或鋼坯與鈦板之間不含有過渡層；即不添加中間層。
[0035]進一步，所述鈦鋼復合板的結合強度>240MPa，優選為240?260MPa。
[0036]本發明中，鋼板或鋼坯的厚度為18mm，所述鈦板的厚度為20mm。
[0037]本發明的工藝方案如下:
[0038]①基板使用普碳鋼(碳含量最好在0.1 %以下)，復板使用商業純鈦(TAl或TA2);基板和復板表面進行磨拋處理，以去除表面污物和氧化層；
[0039]②按照鋼板/鈦板/鋼板的順序進行對稱組坯，然后在真空中將坯料四周焊合，真空度達到IXlO2Pa以下;
[0040]③將組合好的坯料加熱至950?1050°C，加熱時間為120?360min。
[0041]④將上述加熱后的坯料取出進行乳制，乳制總變形量彡90%，單道次變形量控制在15%左右；終乳溫度不低于600°C;然后冷卻至室溫，當終乳溫度高于720°C時，先水冷至680°C以下，控制冷卻速度在2-5°C /s，再空冷。
[0042]本發明的目的是使用直接乳制法生產鈦鋼復合板，不添加中