[發明專利]一種鈦?鋁?不銹鋼復合板的制備方法

有效

• 申請號: 201510625205.3
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105172308B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 詹肇麟;付天琳;劉忠;李莉;劉建雄
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B32B37/02
• 分類號: B32B37/02;B32B37/06;B32B37/10;B32B15/01;B32B15/18;B32B15/20
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技術領域

本發明涉及一種鈦-鋁-不銹鋼復合板的制備方法，屬于復合材料制備領域。

背景技術

近年來，隨著科技水平的提高，對材料的要求也越來越高，比如在航空航天業，船舶制造，核能工業領域既要求材料具有良好的腐蝕抗性，力學性能，高溫抗性，低溫抗性又要求材料本身具有較高的性價比以滿足工業生產的需要。因此，復合板材料應運而生。鈦及其合金具有耐腐蝕性能好，耐熱性好，低溫性能優良等優點，不銹鋼又具有極佳的性價比。以鈦及其合金做表面材料，可以很好的預防腐蝕失效的發生，以不銹鋼做基體又避免由于全部使用鈦及其合金而導致的價格提高，因此二者的復合有著廣闊的生產前景與現實意義

如果讓工業純鈦與不銹鋼直接結合，會在鈦與不銹鋼結合界面上出現Fe-Ti，Ti-C等金屬間脆性相。這些金屬間脆性相會極大的降低金屬間結合的力學性能。并且采用傳統焊接的手段連接異種材料時，會在結合表面出現應力集中，顯微裂紋等問題，最終導致復合板的縫隙腐蝕或斷裂疲勞失效。

Al具有一定的腐蝕抗性和良好的塑性變形能力，所以在鈦鋼復合板中，用Al做中間層，一方面由于Al塑性較好，可以在一定程度防止應力集中，第二方面，Al可以在一定程度上遏制Ti和Fe相互擴散而產生的脆性相的生成，進而避免了因為脆性相生成而導致的裂紋。異種金屬之間的熱擴散復合涉及到相應的物理，化學過程，結合界面各個組成元素之間的相互作用是影響鈦鋼復合板結合強度的關鍵，因此，分析結合界面的結構及其隨溫度發生的組成變化是研究復合板結合機理，并探索相應生產工藝的關鍵，故具有非常現實的意義。

發明內容

本發明針對鈦-不銹鋼復合板制備過程中加熱溫度過高導致的鈦、不銹鋼基體組織粗大、性能下降的不足，采用鋁箔作為中間層，達到即形成冶金結合的鈦-鋁-不銹鋼復合板，又可以明顯降低加熱溫度，提高復合板性能的目的。

本發明的目的在于提供一種鈦-鋁-不銹鋼復合板的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

（1）將平面尺寸大小一致的鈦板、鋁箔和不銹鋼板進行預處理后，按照鈦-鋁-不銹鋼的順序組裝；

（2）將組裝好的鈦-鋁-不銹鋼組件，放入熱壓裝置中，預加壓后（使材料不易發生移動），以5~15℃/min的加熱速度，加熱到550~650℃，然后，加壓至1~4MPa，保溫處理0.5～2小時，隨后，采用階梯式冷卻方式冷卻至室溫，取出樣品得到鈦-鋁-不銹鋼復合板。

優選的，本發明所述鈦板為純鈦或鈦合金材料；鋁板/箔為純鋁材料；鋁板/箔厚度為0.05~0.4mm；鈦板和不銹鋼板厚度為1~8mm。

優選的，本發明所述階梯式冷卻方式為：冷卻至442℃~458℃后，保溫0.5~1h，保持壓力不變，然后，隨爐冷卻至室溫，在冷卻過程中保持壓力不變。

本發明的有益效果：

（1）本發明所述方法操作簡單，實施方便，可確保鈦-鋁-不銹鋼復合過程中，鈦-鋁界面，鋁-不銹鋼界面上，結合均勻，擴散良好。

（2）中間鋁板的存在，有效的防止了鐵元素向鈦基體中的擴散，防止了鐵鈦金屬間化合物的生成，提高了鈦鋼復合板的剪切強度和抗拉強度，用該方法制造的鈦鋼復合板可以完全滿足后續加工的要求。

附圖說明

圖1為鈦-鋁-不銹鋼復合板的組裝結構示意圖。

圖2為實施例1熱壓鈦-鋁-不銹鋼復合板截面形貌。

圖3為實施例1熱壓鈦-鋁-不銹鋼復合板截面元素分布。

圖4為實施例2熱壓鈦-鋁-不銹鋼復合板截面形貌。

圖5為實施例2熱壓復合板鋁-不銹鋼擴散區元素分析。

圖6為實施例2熱壓復合板鋁-不銹鋼擴散區相分析元素分析。

圖7為實施例3熱壓鈦-鋁-不銹鋼復合板截面形貌。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于所述內容。

實施例1

本實施例所述鈦-鋁-不銹鋼復合板的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）以1mm厚的TA1鈦板、0.4mm厚的純鋁箔和8mm厚的304不銹鋼為原料，分別裁剪成50mm×50mm的尺寸；將裁剪好的鈦、不銹鋼板表面用砂紙打磨去除表面氧化皮等，鋁板經表面酸洗活化，清洗后，按照鈦-鋁-不銹鋼的順序組合；