[发明专利]钛钢溶接压力加工复合方法

说明书

本发明涉及复合金属加工技术领域，尤其是钛钢复合材料加工技术；本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺流程更简单的钛钢溶接压力加工复合方法。钛钢溶接压力加工复合方法，包括以下步骤：A.在钢基材上依次放置铜材和钛材；B.将上述材料置于炉内加热至铜材熔化并保温，炉内温度低于钢基材和钛材的熔点；C.出炉冷却得到钛钢复合材；D.对钛钢复合材加热并保温后进行轧制或锻造得到钛钢；E.轧制或锻造变形后进行退火处理。

技术领域

本发明涉及复合金属加工技术领域，尤其是钛钢复合材料加工技术。

背景技术

钛因其优良的耐腐蚀性而被大量用作各种化学反应容器、热交换器材料，但缺点是成本较高。特别是作为结构部件使用时这个问题尤为突出，有效的解决方法就是使用钛钢复合。钛与普通钢的复合材称之为钛钢复合材，既有钛的耐蚀性，又有普通钢板作为结构物的强度，重要的是可大幅降低成本。

钛钢复合的传统加工方法主要有：爆炸复合法、厚板轧制法、连续热轧法等。爆炸复合法的要点：首先将欲压接的两张金属板之间保持一定间隔放置，在其上面再放上适量炸药。由炸药的一端起爆，爆炸速度每秒数千米，凭借该爆发能钛板从基材钢板的角度碰撞。在该碰撞点基材钢板与钛板因非常大的变形速度与超高压下显示出流体行为，两金属表面的氧化膜、气体吸附层作为金属喷流而排出掉，干净的面与面之间的结合就在瞬间完成，称之为冷接合。厚板轧制法最初将钛板(复合材)与钢板(基板)以嵌入式的板坯组装。这时，在钛板与钢材之间放入合适的中间嵌入材，再在高真空下采用电子束焊接。最后放入加热炉加热后，在厚板轧机上强压轧到所要求的厚度，这样钛板与钢板则真正接合了。连续热轧法与厚板轧制法基本相同，所不同的是两张板中间加入的是钢板，在大气压下进行电弧焊接，最后在连续热轧机上连续轧至所要求的厚度，以带卷形式取出。

爆炸复合法通常是在常温下进行的，对环境污染过高，不利于环保。生产的复合板易出现爆炸后未贴合，结合率不够、结合强度不够、钛层及钢层局部表面缺陷如凹坑、裂纹等。厚板轧制法与连续热轧法均是将板组装、加热轧制。此种加工方法的复合界面易出现钛、铁元素的相互扩散，继而生成脆性金属间化合物等，导致界面结合效果差，后续轧制过程易出现结合强度不够、板型差，表面缺陷多，成材率低的情况。

相比于传统加工方法，近些年新开发了激光熔覆法、等离子熔覆法、粉末冶金、粉末喷射沉积复合法等，但无论哪种方法均存在工艺复杂、能量消耗大、环境污染严重、产品规格受限或成材率相对较低等一系列问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺流程更简单的钛钢溶接压力加工复合方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钛钢溶接压力加工复合方法，包括以下步骤：

A.在钢基材上依次放置铜材和钛材；

B.将上述材料置于炉内加热至铜材熔化并保温，炉内温度低于钢基材和钛材的熔点；

C.出炉冷却得到钛钢复合材；

D.对钛钢复合材加热并保温后进行轧制或锻造得到钛钢；

E.轧制或锻造变形后进行退火处理。

进一步的是，对于步骤A，钢基材是碳钢或金钢。

进一步的是，对于步骤A，铜材为铜合金材，熔点在980℃—1050℃之间，厚度在0.03—1mm之间，表面粗糙度≤25μm。

进一步的是，对于步骤A，钛材是纯钛或钛合金材，表面粗糙度≤12.5mm。

进一步的是，对于步骤B，加热前在钛材表面涂刷涂料，涂料粘度为50-80秒，细度小于50微米，固体含量在75％-82％之间。

进一步的是，对于步骤B，炉内加热温度≥950℃，确保整体到温后的保温时间≥30min。