一种非真空态轧制钛钢复合板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非真空态轧制钛钢复合板及其制备方法，该钛钢复合板包括碳钢层、过渡层和钛层；过渡层与碳钢层和钛层的复合能力强于碳钢层直接与钛层复合的能力，并且过渡层能够阻止碳钢层内的部分元素扩散至钛层形成脆性相。本发明专利技术公开的钛钢复合板的制备方法采用惰性气体保护法使其处于非真空态下轧制复合，可靠性高，对环境要求低，高效且环保。

A Non-vacuum Rolled Titanium Steel Composite Plate and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种非真空态轧制钛钢复合板及其制备方法
本专利技术涉及一种复合板及其制备方法，特别是一种非真空态轧制钛钢复合板及其制备方法。
技术介绍
钛钢复合板既具有复层钛优良的耐腐蚀性能，又具有基层碳钢的强度和塑性，与纯钛板相比其生产成本大幅度下降，是制造用于耐腐蚀环境设备的理想材料，在石油化工、制盐、电力、海水淡化、海洋工程等领域得到广泛应用。目前，钛钢复合板的主要制备方法有爆炸复合法、爆炸-轧制复合法及轧制复合法。爆炸复合法存在噪声污染及环境污染，且受天气影响较大，生产效率低，不是一种绿色、环保、可持续的生产方式。爆炸-轧制复合法采用爆炸制坯后轧制，工艺复杂，成本高。轧制复合法是通过组坯，经加热、轧制使基材和复材实现良好冶金结合的生产工艺，具有高效率、低污染、可工业化生产且可生产复层薄、宽幅大的金属复合板；但轧制复合法中钛材对所处环境中H、O、N等气体元素的含量要求较高，目前均采用真空态下轧制复合；而真空处理和真空密封的可靠性对设备工装和工人技能提出更高的要求。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术公开了一种非真空态轧制钛钢复合板及其制备方法，该钛钢复合板复合能力强，剪切强度较大；该钛钢复合板制作工艺简单，对工人及设备要求低，且制备方法环保、高效。技术方案：一种非真空态轧制钛钢复合板，包括钛层、过渡层、碳钢层；过渡层位于钛层和碳钢层之间，并分别与钛层和碳钢层形成结合层；所述过渡层与钛层和碳钢层的结合能力大于所述钛层和碳钢层的直接结合能力。具体的，上述过渡层具体为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或几种。本专利技术还公开了一种非真空态轧制钛钢复合板的制备方法，包括如下步骤：步骤1)选择碳钢板、过渡层和钛板，将板子切割至所需尺寸，并做表面处理；步骤2)配制隔离剂；步骤3)将钛板涂抹隔离剂的一面相对放置，并点焊固定；步骤4)将碳钢板、过渡层和钛板依次堆叠放置，叠放顺序依次为：碳钢板、过渡层、钛板、隔离层、钛板、过渡层、碳钢板；步骤5)沿碳钢板四周封焊，形成空腔，预留通气孔并焊接通气管，该通气孔与所述空腔连通，并与三通连接，三通一端接真空机组的阀门，另一端接带有调压阀的瓶装惰性气体；步骤6)利用所述通气管抽空腔内空气，形成真空，然后停止抽真空并向空腔内充惰性气体；步骤7)将复合板坯加热、保温，采用轧机压延复合，空冷至常温得到复合板；步骤8)退火处理，将复合板加热、保温，将复合板校平；步骤9)切除板料头、尾和两侧焊接部分，清除隔离层，清洗板面。具体的，上述步骤2)配置隔离剂具体步骤为：取目数大于40目的氧化铝粉或氧化镁粉和有机物粉末与水按(2-3)：(1-2)：100的比例混合并搅拌均匀，并涂抹在钛板的非结合面，静置晾干或置于烘箱烘干，烘箱温度不得高于180℃；具体的，上述步骤6)具体操作过程为：打开真空机组抽真空至0.01-0.001MPa，关闭机组补充惰性气体至常压，反复多次使得空腔内空气含量小于0.0001MPa，拆掉三通的同时用金属堵头将通气管封上。具体的，上述步骤7)将复合板坯加热至700-1000℃，保温210min，采用轧机压延复合，第一道变形率不得低于10％；经多次轧制总变形率为80％-90％。具体的，上述步骤8)退火处理时具体将复合板加热至650-700℃，保温30-80min，将复合板校平。现有真空态轧制钛钢复合板工艺在封焊过程中，一是先采用惰性气体保护焊接，然后用两级以上的真空机组抽真空，抽好真空密封抽真空管口时，需要进行严格控制，不能产生漏点，操作难度大，对工人要求较高；二是采用真空焊箱实现以上抽真空、焊接、密封管口等操作，虽然可靠性高，但轧制大尺寸复合板需要大体积真空焊箱，使得投入更高，对工人要求也更高，更难以操作；本专利技术公开的非真空态轧制钛钢复合板的制备方法采用抽真空、充氩气，反复操作，冲洗空腔，当空腔中空气含量低于要求水平时，所充惰性气体为常压或者微正压，即可很简单地拆除接管阀门等，然后用金属堵头塞上，因为当空腔内外压力一致时外面空气不会进去空腔，所以降低了对工人技能的要求。有益效果：本专利技术公开的钛钢复合板剪切强度高，满足标准及加工要求；本专利技术公开的钛钢复合板制备方法其工艺简单，无需在空腔内形成真空态，对工人及设备要求低，可靠性高，可工业化量产，同时其制备过程不污染环境，可替代现有爆炸复合和真空态轧制复合制备方式，以降低现有爆炸复合方式的危险性和对环境的污染以及真空态轧制复合对工人技能和设备较高的要求。附图说明图1为本专利技术钛钢复合板组坯的剖视图；图2为本专利技术钛钢复合板组坯的俯视图。具体实施方式一种非真空态轧制钛钢复合板制备方法，具体步骤如下：1)选择厚度为100mm的碳钢板、厚度为1.5mm的过渡层和厚度为10mm的钛板，将板子切割至所需尺寸，并做表面处理；2)配制隔离剂，取目数大于40目的氧化铝粉或氧化镁粉和有机物粉末与水按(2-3)：(1-2)：100的比例混合并搅拌均匀，并涂抹在钛板的非结合面，静置晾干或置于烘箱烘干，烘箱温度不得高于180℃；3)将钛板涂抹隔离剂的一面相对放置，并点焊固定；4)将碳钢板、过渡层和钛板依次堆叠放置，叠放顺序依次为：碳钢板1、过渡层2、钛板3、隔离层4、钛板3、过渡层2、碳钢板1，如图1所示；过渡层为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或几种；过渡层与钛层和碳钢层的结合能力大于所述钛层和碳钢层的直接结合能力。5)沿碳钢板四周封焊，形成空腔，同时预留通气孔焊接通气管，如图2所示；6)将通气管与三通连接，三通一端接真空机组的阀门，另一端接带有调压阀的瓶装氩气；打开真空机组抽真空至0.01-0.001MPa，关闭机组补充氩气至常压，反复多次使得空腔内空气含量小于0.0001MPa，拆掉三通的同时用金属堵头将通气管封上；7)将复合板坯加热至700-1000℃，保温210min，采用轧机压延复合，第一道变形率不得低于10％；经多次轧制总变形率为80％-90％，空冷至常温得到复合板；8)退火处理，将复合板加热至650-700℃，保温30-80min，将复合板校平；9)切除板料头、尾和两侧焊接部分，清除隔离层，清洗板面；得到两张钛厚度2mm，碳钢厚度20mm，剪切强度大于140MPa，内弯180°合格，外弯180°合格，侧弯180°合格的钛钢复合板。钛钢复合板包括钛层、过渡层、碳钢层；过渡层位于钛层和碳钢层之间，并分别与钛层和碳钢层形成结合层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非真空态轧制钛钢复合板，其特征在于：包括钛层、过渡层、碳钢层；所述过渡层位于钛层和碳钢层之间，并分别与钛层和碳钢层形成结合层；所述过渡层与钛层和碳钢层的结合能力大于所述钛层和碳钢层的直接结合能力。

【技术特征摘要】
1.一种非真空态轧制钛钢复合板，其特征在于：包括钛层、过渡层、碳钢层；所述过渡层位于钛层和碳钢层之间，并分别与钛层和碳钢层形成结合层；所述过渡层与钛层和碳钢层的结合能力大于所述钛层和碳钢层的直接结合能力。2.根据权利要求1所述的钛钢复合板，其特征在于：所述过渡层具体为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或几种。3.一种非真空态轧制钛钢复合板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1)选择碳钢板、过渡层和钛板，将板子切割至所需尺寸，并做表面处理；步骤2)配制隔离剂；步骤3)将钛板涂抹隔离剂的一面相对放置，并点焊固定；步骤4)将碳钢板、过渡层和钛板依次堆叠放置，叠放顺序依次为：碳钢板、过渡层、钛板、隔离层、钛板、过渡层、碳钢板；步骤5)沿碳钢板四周封焊，形成空腔，预留通气孔并焊接通气管，该通气孔与所述空腔连通，并与三通连接，三通一端接真空机组的阀门，另一端接带有调压阀的瓶装惰性气体；步骤6)利用所述通气管抽空腔内空气，形成真空，然后停止抽真空并向空腔内充惰性气体；步骤7)将复合板坯加热、保温，采用轧机压延复合，空冷至常温得到复合板；步骤8)退火处理，将复合板加热、保温，将复合板校平；步骤9)切除板料头、尾和两侧焊接部分，清除隔离层，清洗板面。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尊慈，葛伟，陈怀刚，
申请(专利权)人：南京佑天金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32