[發明專利]大氣環境下軋制鈦鋼復合板的方法

有效

• 申請號: 201510333677.1
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104874605B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 彭琳;李軍;楊柳;欒佰峰;于輝;肖聰
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司51226
• 代理人: 柯海軍,武森濤

技術領域

本發明屬于鈦鋼復合板制備加工領域，具體涉及一種在大氣環境下軋制鈦鋼復合板的方法。

背景技術

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。

目前，鈦-鋼復合板的生產方式主要有四種：爆炸復合法、擴散復合法、爆炸-軋制和直接軋制法。直接軋制法是目前的發展趨勢，相比其余3種生產方式，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。直接軋制法最初將鈦板(復合材)與鋼板(基材)以嵌入式的板坯對稱組裝。這時，在鈦板與鋼材之間放入合適的中間嵌入材，再在高真空下采用電子束焊接。最后放入加熱爐加熱后，在厚板軋機上強壓軋到所要求的厚度，這樣鈦板與鋼板則真正接合了。最后將外圍切割，分離為2張板。

但由于直接軋制法是在高溫下進行軋制，在加熱過程中，金屬復合界面極易被氧化，而氧化的界面會極大地降低界面結合強度，因此，鈦鋼復合板的組料過程通常在真空電子束焊箱內進行，通過內部真空處理來提高界面結合強度。

日本鋼管公司(NKK)關于用夾層式板坯復合方法軋制鈦鋼復合板的方法，就是在真空下，使用電子束焊接的板坯復合技術，使板坯復合達到高效化，得到的板坯具有良好的經濟效益和應用價值。但是在高真空條件下，利用電子束焊接工藝較復雜，生產成本高。

申請號為“CN101992344A”，發明名稱為“一種鈦-鋼復合板的制備方法”公開了一種以長、寬尺寸相等的鈦板和鋼板，除去銹層和氧化層，然后相對重合制成復合坯料，再將復合坯料四周用鈦板側封，用夾具夾緊組合坯料后在真空室內抽真空，使真空度達到10-2MPa時，經組合坯料四周焊合，再在加熱爐內加熱到600～1200℃下保溫0.1～2h，最后在550～1150℃下軋制，軋制速度0.3～2m/s，總壓下量＞30％，首次壓下率＞5％，得到鈦-鋼復合板的技術方案。此工藝方法是以鈦-鋼為原材的復合板，需要在真空室內進行真空處理，工藝復雜，而且在加熱過程中，由于鈦的金屬性活潑，鐵與鈦極易生成金屬間化合物，由于金屬間化合物具有較大的脆性使結合界面脆化，在應力的作用下容易導致開裂，使結合強度下降。

申請號為“201410446843.4”，發明名稱為“一種制造鈦鋼復合板的方法”，具體公開了采用電鍍或化學鍍方法在鋼板或鋼坯的待復合的表面上鍍覆鎳、銅或純鐵來形成鍍層，從而提高界面的結合強度。采用該方法能夠在一定程度上提高界面結合強度，但是，由于鍍層較薄，高溫或長時間加熱條件下鈦、鐵等元素可以穿透鍍層，在界面形成脆性化合物，不能起到阻止元素相互擴散的目的；同時，由于鍍層金屬沒有良好的延展性，在軋制過程中，會引起界面狀態不均勻的問題，導致采用該方法制備的鈦鋼復合板產品質量無法得到很好的保障。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種大氣環境下軋制鈦鋼復合板的方法，以達到解決鈦鋼復合板制備過程中界面氧化問題的目的。

為了實現上述目的，本發明提供一種大氣環境下軋制鈦鋼復合板的方法，包括以下步驟：

a、組坯：按照鋼板/鈦板/銅板/鋼板的順序進行對稱組坯，然后將坯料四周焊合，得到組合坯料；其中，在鋼板與鈦板的相鄰面涂覆隔離劑，所述銅板的厚度為50～100μm；

b、加熱：將組合坯料在950～1050℃加熱2～6h；

c、軋制：將加熱后的組合坯料進行至少兩道次的軋制，其中，前兩道次變形量≥15％，軋制總變形量為＞90％；

d、精整：空冷至室溫，分離涂覆隔離劑的鈦鋼界面，得到鈦鋼復合板。

上述所述的大氣環境下軋制鈦鋼復合板的方法，在a步驟之前還需進行表面處理步驟，所述表面處理的方法為：對鋼板及鈦板的表面進行磨拋處理，以去除表面污物和氧化層，減少界面對結合強度的影響。

其中，上述所述隔離劑為本領域技術人員常用的隔離劑，通常采用具有高溫穩定性的氧化物，如Al₂O₃，SiO₂，陶瓷材料、滑石粉等。主要起隔離不需要復合的鈦鋼界面的作用，達到軋制后可以分離鈦鋼界面的目的。

進一步的，a步驟所述的銅板為銅箔或由銅含量＞30％的銅合金加工而成。