[发明专利]一种以钛为中间层热轧制备铝钢过渡接头的方法

说明书

本发明提供一种以钛为中间层热轧制备铝钢过渡接头的方法，其包括以下步骤：S1、准备铝板、钛板和钢板；S2、在感应加热装置中通入保护气体并对组合在一起的钛板和钢板感应加热；S3、将加热后的钛板和钢板与铝板叠放在一起进行轧制；S4、冷却；S5、切割。本发明以钛为中间层，对钛板和钢板同时加热，使钛板和钢板均处于高温状态，再与室温铝板一起进行轧制，使铝/钛和钛/钢的界面分别处于低温和高温的双温状态下轧制复合，得到变形协调、板形较好、结合性能优良的铝钛钢过渡接头。

技术领域

本发明属于金属复合板制备技术领域，具体涉及一种双温轧制制备铝钛钢复合板的方法。

背景技术

为降低舰船重心增加稳定性并减轻其重量提高航速，舰船上层建筑和围壁采用铝合金结构，主船体采用钢结构，铝合金与钢结构的连接方式现今大部分已由传统的螺栓连接替换为添加铝钢过渡接头为过渡层进行焊接(舰船铝合金结构与过渡接头的铝侧焊接，舰船钢结构与过渡结构的钢侧焊接)。铝钢过渡接头则由铝钢复合板切割加工而成，制备性能优良的铝钢过渡接头是实现舰船铝合金和钢结构之间可靠连接的重要保障。

现今，过渡接头用铝钢复合板大多由爆炸复合法生产，钛板常被用作中间层以提高结合强度和性能。轧制复合法是将不同的金属板材叠层放置后通过旋转的轧辊，在轧制力的作用下相邻金属复合表面发生塑性变形，使表面金属膜破裂，内部金属露出并在强大压力和温度作用下，形成冶金结合。轧制复合法具有高效、连续、污染小和产品质量稳定可靠等优点，已成为国内外生产层状复合板的发展趋势。

但使用传统的轧制复合法生产铝钛钢复合板时存在如下问题：钛/钢的轧制复合温度在760℃以上，而铝/钛的轧制复合温度在500℃以下，这使铝/钛/钢无法在同一温度下进行轧制复合。而若想通过两步法轧制成形，第一种方式：铝/ 钛先在低温下复合后再与钢在高温下复合，这种方式在第二次轧制时温度受到铝熔点的限制，无法达到760℃以上，则钛/钢不能实现高强度复合；第二种方式：钛/钢先在高温下复合后再与铝在低温下复合，在第二次轧制时，由于相同温度下，铝的变形抗力远低于钛和钢，使得铝的变形要远大于钛和钢的变形，则铝/钛/钢三层金属会发生严重的变形不协调，在轧制区域内，铝的前滑变形量远大于钛和钢的前滑变形量，当轧制前部区域的铝堆积量达到一定程度时，就会发生搓裂现象。另外，已经复合的钛钢界面在低温下进行再次轧制也容易使结合强度降低甚至发生开裂。所以采用现有的轧制复合技术很难生产出铝钛钢复合板。

发明内容

为了解决铝/钛和钛/钢各自的轧制复合对温度的要求相差较大，而且铝和钛/钢之间力学性能差异大，无法采用现有的轧制复合法制备出铝钛钢复合板的问题，本发明先将钛/钢加热至高温，然后与室温铝板叠放后同时进行轧制，使铝/钛界面和钛/钢界面分别处于低温和高温的双温状态下形成高强度复合，再通过冷却工艺控制，避免钛/钢侧温度传递至铝侧使铝钛界面温度长时间处于 350℃以上，进而阻止铝钛界面处化合物的生成。

具体地，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种以钛为中间层热轧制备铝钢过渡接头的方法，其包括以下步骤：

S1、准备铝板、钛板和钢板：选取长宽尺寸相同的铝板、钛板和钢板，钢板厚度为15～25mm，铝板厚度为钢板厚度的2/3～1，钛板厚度为钢板厚度的 1/4～1/3；去除铝板、钛板和钢板待复合面的氧化层并清洗干净；

S2、气体保护状态下加热：将钛板和钢板叠放在一起并放置在加热装置中，在保护气体外罩中通入保护气体一定时间t，并将钛板和钢板加热至850℃～900℃；

S3、与铝板叠放后轧制：将加热后的钛板和钢板推出加热装置，并将铝板放置在钛板上，用轧机对叠放后的坯料进行轧制，压下率为30％～50％，得到铝钛钢金属复合板；

S4、冷却：对轧制后复合板进行喷水冷却，减少铝钛界面处化合物的生成，冷却过程中保持铝板正表面中心温度不超过温度阈值T，得到铝钛钢复合板，温度阈值T由下式确定：