[發明專利]在至少一個層中具有被控制的孔隙率的復合預成型坯以及制造和使用方法

無效

• 申請號: 200980121903.2
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN102083574A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 維倫德拉·S·沃克;斯蒂芬·J·馬什爾
• 申請（專利權）人: 博迪科特IMT股份有限公司
• 主分類號: B22F7/08
• 分類號: B22F7/08;B22F5/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 曲瑩

相關申請的交叉引用

本申請要求2008年4月24日提交的題為“用于生產包覆產品的具有被控制的孔隙率的多組分預成型坯以及用于生產預成型坯和包覆產品的方法(Multi-component?Pre-form?Having?Controlled?Porosity?for?Production?of?Clad?Products?and?Methods?for?Producing?Pre-form?and?Clad?Products)”的臨時申請No.61/047,494的優先權，這里將其全部內容引入作為參考。

技術領域

本發明涉及復合預成型坯，通常稱為“坯段”，其用作生產復合管和包殼管及其它包覆產品的給料，本發明還涉及生產這些復合預成型坯的方法。

背景技術

制造管或管道通常所用的合金常常具有一般應用場合所需的大部分結構性質，但是可能不適于與高度腐蝕性或侵蝕性流體有關的擴展使用，這些流體包括液體、氣體和漿料。其它不那么常用的合金可能對腐蝕或磨損有更大的抵抗力或者具有另一期望的性質，但是對于成為更常用合金的實際替代品而言，可能會含有復雜且昂貴的合金成分或者缺乏足夠的結構或其它性質。獲得所需的結構性質和具體特殊性質的一種方法是將一種合金包覆到另一種合金，以生產出具有不同合金的結合層的復合產品，從而共享每種合金組分的性質和益處，同時減輕每種合金的缺點。結構組分有時結合到耐磨損和腐蝕組分，耐磨損和腐蝕組分面對侵蝕性流體，而結構組分支撐耐磨損和腐蝕組分。

例如，包層鋼常常用在要求增加壽命或其它特殊性質的苛刻環境中。鋼合金是堅固的，但是可能不能在延長的時間耐受某些苛刻的條件。包覆有鎳基超級合金(包括例如Special?Metals公司的Inconel625)的由軟鋼制成的無縫管道在Inconel?625側可以提供增強的對某些液體和漿料的耐腐蝕性，而鋼提供所需的強度。諸如Inconel包層鋼的包覆產品一般比單獨的Inconel要便宜，并且與僅由鋼制成的產品相比性能提高。然而，Inconel和鋼一般不會表現出適于借助熱加工塑性變形技術的包殼管的有效率生產的特性。有著復合材料熱加工經驗的研究人員和工業實踐者已經知道，多個層的流動應力不可能有大于約2.3系數的不同。流動應力是在特定的熱加工溫度下使材料塑性變形所需的應力。

進入熱加工過程的復合坯段包括多個層。每個層最初可以單獨制造。然后，將構成復合坯段的各個層的這些組分組裝起來，以生產復合坯段。相鄰的層可以一個套在另一個里面，或者通過各種技術(包括焊接、釬焊、擴散結合或包封)機械地或冶金地彼此結合。

復合多組分坯段的塑性變形常常提供低屈服。足以永久改變結構尺寸的剪切力，如通過擠壓、周期式熱軋(Pilger?milling)或其它塑性變形技術，可能導致若干結構故障中任一種。組分流動可能不是均勻的，例如，一個組分的直徑可能沒有與另一組分成比例地改變，或者可能根本沒有變化，從而一個或其它組分可能斷裂。

已經進行了各種嘗試來克服熱加工復合多組分坯段時各組分層的流動應力的差帶來的限制。這些加工過程，例如擠壓或周期式熱軋，是有吸引力的，因為它們能夠有效地生產出長度長的復合管和包殼管。在坯段中包括這些層的組分可以從具有類似的擠壓或其它加工性質的組分的組中選擇，從而避免斷裂和不連續或其它問題。

對于每個組分來講，處理條件，包括溫度，可以改變。如標記著“現有技術”的圖16的陰影區域所示的，即使改變組分溫度，應用于碳鋼的耐腐蝕或耐磨損合金的可接受流動應力的范圍也排除了許多候選物。改變溫度需要對坯段進行快速處理，這是因為一旦組分之間彼此接觸，組分的溫度就會快速達到平衡。在一些情況下，在相對高的處理溫度下多層坯段的變形可以提高生產出好產品的幾率，但是高溫處理對于涉及的材料而言可能是有害的，導致晶粒生長、析出粗化和其它不期望的情況發生，因此可接受的參數的范圍有些受限。

期望的是，研發出通過塑性變形加工由多組分預成型坯生產復合管和包殼管及其它產品的可替代的、問題更少的方案。

發明內容