一種層狀鈦鋁複合板及其製備方法
2023-09-22 00:35:30
專利名稱：一種層狀鈦鋁複合板及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種層狀鈦鋁複合板及其製備方法，特別涉及一種厚度為
1. 5mm的層狀鈦鋁複合板薄板，以及通過爆炸焊接與軋制工藝的聯合應用
製備1. 5mm厚度層狀鈦鋁複合板及其製備方法。
背景技術：
鈦作為結構材料具有許多優異的性能，如密度小、比強度高、耐腐蝕、 耐高溫衝擊等，但鈦材的價格較高；鋁雖然價格低、密度小、導熱性能好， 但耐腐蝕和耐高溫衝擊性能較差。層狀鈦鋁複合板不僅具有比鈦更低的密 度，而且還兼有鋁的優良的熱傳導性能和鈦的耐腐蝕、耐高溫等優點。因 此，層狀鈦鋁複合板有望在航空航天、石油化工、輪船製造以及電力電子 等領域得到推廣和應用。
爆炸焊接是一種製造異種金屬層狀複合板的工藝技術，已經被廣泛應 用於鈦/鋼、炭鋼/不鏽鋼、鈦/鋼/不鏽鋼、銅/鋁、銅/鋼等雙層或多層複合 板材料的生產中。但是，由於自身工藝的局限性，爆炸焊接目前主要用於 製備覆層厚度》2mm、總厚度》6mm的層狀複合板。為了獲得最終厚度為 1.5mm的層狀複合板，必須進一步對爆炸複合板進行軋制減薄。
因此，提供一種層狀鈦鋁複合板及其製備方法就成為該技術領域急需 要解決的問題。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種層狀鈦鋁複合板。
為實現上述目的，本發明採取以下技術方案
一種層狀鈦鋁複合板，其特徵在於鈦鋁複合板由鋁合金基層和鈦覆 層構成。
一種優選技術方案，其特徵在於所述層狀鈦鋁複合板的總厚度為
1.5mm。一種優選技術方案，其特徵在於所述鈦覆層為純鈦TA1，厚度為
0.2mm 0.4mm;所述鋁合金基層為鋁合金2024，厚度為1.1mm 1.3mm。
一種優選技術方案，其特徵在於所述鈦覆層和所述鋁合金基層的厚 度比例為1: 4。
本發明的另一個目的是提供上述層狀鈦鋁複合板的製備方法。 一種層狀鈦鋁複合板的製備方法，包括下述步驟
(1) 選擇經過退火的TA1和2024板材作為爆炸焊接初始坯料；
(2) 採用機械打磨的方法將TA1和2024板材待覆合的表面進行打磨 處理，並清理乾淨；
(3) 將處理好的TA1和2024板材進行爆炸焊接；
(4) 將爆炸焊接好的鈦鋁複合板進行退火；
(5) 將退火之後的爆炸焊接鈦鋁複合板進行校平處理，並裁去複合板 四個邊上未複合或開裂的部分；
(6) 將兩張校平之後的爆炸焊接鈦鋁複合板進行四邊鉚接組坯；
(7) 將組好坯的一對爆炸焊接鈦鋁複合板置於爐中加熱到200~50(TC 並保持0.5 5h，開始進行溫軋；
(8) 拆開經過溫軋的鈦鋁複合板板坯，然後對單張1.75 2.0mm厚度 的鈦鋁複合板進行冷軋加工；
(9) 將冷軋之後的鈦鋁複合板進行裁邊、精整和校平，得層狀鈦鋁復 合板。
一種優選技術方案，其特徵在於所述步驟(l)中製備鈦鋁複合板的 初始鈦板和鋁板的尺寸規格為TA1板850mm長X850mm寬X lmm厚， 2024板800mm長X 800mm寬X 4mm厚。
一種優選技術方案，其特徵在於所述步驟(3)中鈦鋁複合板的主要 爆炸焊接工藝參數為採用銨油混合炸藥，其組成(重量比)NH4N03含
量50 90%，柴油含量1 15%，鋸末含量1 15%;炸藥的爆速為1000 4000m/s;藥密度為400 1100Kg/m3;藥高度為15 40mm;安裝間隙為 1 5mm;間隙支撐物採用純鋁薄片製作；採用5#電雷管邊部起爆；TA1 為覆板在上，2024為基板在下；在15mm厚的鋼板上鋪設5mm厚的低密 度木工板作為地基；在TA1上表面塗抹1 2mm厚的黃油作為保護層。一種優選技術方案，其特徵在於所述步驟(4)中的退火工藝參數為
加熱溫度300 450°C，保溫5 15h，隨爐冷卻。
一種優選技術方案，其特徵在於所述步驟(6)的坯料組合方式為
2024-TA1+TA1-2024，即TA1層在內，2024層在外；經過組坯之後，復 合板的總厚度為10mm。
一種優選技術方案，其特徵在於所述步驟(7)中組坯鈦鋁複合板
的溫軋工藝為坯料溫度200 50(TC ，到溫保持0.5 5h，開始溫軋；道 次壓下率保持在10% 15%之間，總共進行3 6道次，總加工率為 60% 65%。
一種優選技術方案，其特徵在於所述步驟(8)中單張鈦鋁複合板
的冷軋工藝為道次壓下率保持在5% 10%之間，總共進行2 6道次， 總加工率為15% 25%。
有益效果
本發明製成的1.5mm鈦鋁複合板，與1.5mm厚度的TA1板材相比， 不僅節約了 80%左右的鈦材降低了材料成本，而且還使板材的整體密度 降低了約35%;與1.5mm厚度的2024板材相比，不僅提高了材料的耐腐 蝕性能和耐熱衝擊性能，而且使得板材的整體力學性能得到了提高。
下面通過具體實施方式
對本發明做進一步說明，但並不意味著對本發 明保護範圍的限制。
具體實施例方式
本發明中層狀複合板的製備方法不只限於實施例中1.5mm層狀 TA1/2024複合板的製備，根據本發明層狀複合薄板製備方法的特點，還 可以用於其它厚度在6mm以下的異種金屬層狀複合板的製備。 實施例1
一種用於1.5mm層狀鈦/鋁複合板的製備，包括下述步驟
(1) 選擇經過退火的軟態TA1和2024板材作為爆炸坯料，TA1板規 格為長度850mmX寬度850mmX厚度lmm， 2024板規格為長度800mm X寬度800mmX厚度4mm;
(2) 採用機械打磨的方法將TA1和2024板材待覆合表面進行打磨處 理，並清理千淨；如果打磨過程中TA1板材發生瓢曲，則在爆炸焊接之前必須進行校平處理；
(3) 將打磨好待覆合表面的TA1和2024板材進行裝配，TA1層在上 2024層在下，將調配好的炸藥平鋪於TA1板材的上表面，進行爆炸焊接， 主要爆炸焊接工藝參數為；採用銨油混合炸藥，其組成(重量比)NH4N03 含量50 90%，柴油含量1 15%,鋸末含量1 15%;炸藥的爆速為1000 4000m/s;藥密度為400 1100Kg/m3;藥高度為15 40mm;安裝間隙為 1 5mrrw
(4) 將爆炸焊接好的鈦/鋁複合板進行退火，退火工藝制度為坯料隨
爐加熱到300 450°C，保溫5 15h，隨爐冷卻；
(5) 將退火之後的鈦/鋁複合板進行校平處理，並裁去複合板四個邊上 未複合或開裂的部分；
(6) 將兩張校平之後的鈦/鋁複合板的四邊進行鉚接組坯，坯料組合方 式為2024-TA1+TA1-2024，即TA1層在內，2024層在外；經過組坯之 後，複合板的總厚度為10mm;
(7) 將組好坯的一對爆炸焊接鈦/鋁複合板置於爐中加熱到200 500 。C並保持0.5 5h，開始進行溫軋；溫軋過程中，道次壓下率保持在10% 15%之間，總共進行3 6道次，總加工率為60% 65%;經過溫軋後，組 坯鈦/鋁複合板總厚度變為3.5 4mm，單張複合板厚度為1.75 2.0mm;
(8) 拆開經過溫軋的鈦/鋁複合板板坯，然後對單張l. 75 2.0mm厚 度的鈦/鋁複合板進行冷軋；冷軋過程中，道次壓下率保持在5% 10%之 間，總共進行2 6道次，總加工率為15% 25%;經過冷軋加工，單張 鈦/鋁複合板的厚度變為1.5mm;
(9) 將冷軋之後的鈦/鋁複合板進行裁邊、精整和校平；
(10) 經取樣分析，1.5mm鈦/鋁複合板的橫向拉伸力學性能為屈服 強度》350MPa，抗拉強度》440MPa，斷裂伸長率》12%。
至此，完成1.5mm層狀鈦/鋁複合板的製備。
權利要求
1、一種層狀鈦鋁複合板，其特徵在於鈦鋁複合板由鋁合金基層和鈦覆層構成。
2、 根據權利要求l所述的層狀鈦鋁複合板，其特徵在於所述層狀鈦鋁複合板的總厚度為1.5mm。
3、 根據權利要求2所述的層狀鈦鋁複合板，其特徵在於所述鈦覆層為純鈦TA1，厚度為0.2mm 0.4mm;所述鋁合金基層為鋁合金2024， 厚度為1.1mm 1.3mm。
4、 根據權利要求3所述的層狀鈦鋁複合板，其特徵在於所述鈦覆 層和所述鋁合金基層的厚度比例為1: 4。
5、 一種層狀鈦鋁複合板的製備方法，包括下述步驟(1) 選擇經過退火的TA1和2024板材作為爆炸焊接初始坯料；(2) 採用機械打磨的方法將TA1和2024板材待覆合的表面進行打磨 處理，並清理乾淨；(3) 將處理好的TA1和2024板材進行爆炸焊接；(4) 將爆炸焊接好的鈦鋁複合板進行退火；(5) 將退火之後的爆炸焊接鈦鋁複合板進行校平處理，並裁去複合板 四個邊上未複合或開裂的部分；(6) 將兩張校平之後的爆炸焊接鈦鋁複合板進行四邊鉚接組坯；(7) 將組好坯的一對爆炸焊接鈦鋁複合板置於爐中加熱到200 500°C 並保持0.5 5h，開始進行溫軋；(8) 拆開經過溫軋的鈦鋁複合板板坯，然後對單張1.75 2.0mm厚度 的鈦鋁複合板進行冷軋加工；(9) 將冷軋之後的鈦鋁複合板進行裁邊、精整和校平，得層狀鈦鋁復 合板。
6、 根據權利要求5所述的層狀鈦鋁複合板的製備方法，其特徵在於所述步驟(l)中製備鈦鋁複合板的初始鈦板和鋁板的尺寸規格為TA1板850mm長X 850mm寬X lmm厚，2024板800mm長X 800mm寬X4mm厚。
7、 根據權利要求6所述的層狀鈦鋁複合板的製備方法，其特徵在於 所述步驟(3)中鈦鋁複合板的爆炸焊接工藝參數為採用銨油混合炸藥，其組成NH4NO3含量50 90重量。/。，柴油含量1 15重量％，鋸末含量 1 15重量％;炸藥的爆速為1000 4000m/s;藥密度為400 1100Kg/m3; 藥高度為15 40mm;安裝間隙為1 5mm;間隙支撐物採用純鋁薄片制 作；採用5"電雷管邊部起爆；TA1為覆板在上，2024為基板在下；在15mm 厚的鋼板上鋪設5mm厚的低密度木工板作為地基；在TAl上表面塗抹1 2mm厚的黃油作為保護層。
8、 根據權利要求7所述的層狀鈦鋁複合板的製備方法，其特徵在於 所述步驟(4)中的退火工藝參數為加熱溫度300 450'C，保溫5 15h， 隨爐冷卻。
9、 根據權利要求8所述的層狀鈦鋁複合板的製備方法，其特徵在於 所述步驟(6)的坯料組合方式為2024-TA1+TA1-2024,即TA1層在內， 2024層在外；經過組坯之後，複合板的總厚度為10mm。
10、 根據權利要求9所述的層狀鈦鋁複合板的製備方法，其特徵在於 所述步驟(7)中組坯鈦鋁複合板的溫軋工藝為坯料溫度200 50(TC， 到溫保持0.5 5h，開始溫軋；道次壓下率保持在10% 15%之間，總共 進行3 6道次，總加工率為60%~65%。
11、 根據權利要求IO所述的層狀鈦鋁複合板的製備方法，其特徵在於所述步驟(8)中單張鈦鋁複合板的冷軋工藝為道次壓下率保持在5% 10%之間，總共進行2 6道次，總加工率為15% 25%。
全文摘要
本發明涉及一種層狀鈦鋁複合板及其製備方法，其特徵在於鈦鋁複合板由鋁合金基層和鈦覆層構成，總厚度為1.5mm。與1.5mm厚度的TAl板材相比，本發明的層狀鈦鋁複合板不僅節約了80％左右的鈦材降低了材料成本，而且還使板材的整體密度降低了約35％；與1.5mm厚度的2024板材相比，不僅提高了材料的耐腐蝕性能和耐熱衝擊性能，而且使得板材的整體力學性能得到了提高。
文檔編號B32B15/01GK101450542SQ200710178258
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月28日 優先權日2007年11月28日
發明者李彥利, 李德富, 捷 胡, 馬志新 申請人:北京有色金屬研究總院