專利名稱：一種層狀鈦鋁復合板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種層狀鈦鋁復合板及其制備方法，特別涉及一種厚度為
1. 5mm的層狀鈦鋁復合板薄板，以及通過爆炸焊接與軋制工藝的聯(lián)合應用
制備1. 5mm厚度層狀鈦鋁復合板及其制備方法。
背景技術(shù)：
鈦作為結(jié)構(gòu)材料具有許多優(yōu)異的性能，如密度小、比強度高、耐腐蝕、 耐高溫沖擊等，但鈦材的價格較高；鋁雖然價格低、密度小、導熱性能好， 但耐腐蝕和耐高溫沖擊性能較差。層狀鈦鋁復合板不僅具有比鈦更低的密 度，而且還兼有鋁的優(yōu)良的熱傳導性能和鈦的耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點。因 此，層狀鈦鋁復合板有望在航空航天、石油化工、輪船制造以及電力電子 等領(lǐng)域得到推廣和應用。
爆炸焊接是一種制造異種金屬層狀復合板的工藝技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應 用于鈦/鋼、炭鋼/不銹鋼、鈦/鋼/不銹鋼、銅/鋁、銅/鋼等雙層或多層復合 板材料的生產(chǎn)中。但是，由于自身工藝的局限性，爆炸焊接目前主要用于 制備覆層厚度》2mm、總厚度》6mm的層狀復合板。為了獲得最終厚度為 1.5mm的層狀復合板，必須進一步對爆炸復合板進行軋制減薄。
因此，提供一種層狀鈦鋁復合板及其制備方法就成為該技術(shù)領(lǐng)域急需 要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種層狀鈦鋁復合板。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案
一種層狀鈦鋁復合板，其特征在于鈦鋁復合板由鋁合金基層和鈦覆 層構(gòu)成。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述層狀鈦鋁復合板的總厚度為
1.5mm。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鈦覆層為純鈦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(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述鈦覆層和所述鋁合金基層的厚 度比例為1: 4。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述層狀鈦鋁復合板的制備方法。 一種層狀鈦鋁復合板的制備方法，包括下述步驟
(1) 選擇經(jīng)過退火的TA1和2024板材作為爆炸焊接初始坯料；
(2) 采用機械打磨的方法將TA1和2024板材待復合的表面進行打磨 處理，并清理干凈；
(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復合板進行退火；
(5) 將退火之后的爆炸焊接鈦鋁復合板進行校平處理，并裁去復合板 四個邊上未復合或開裂的部分；
(6) 將兩張校平之后的爆炸焊接鈦鋁復合板進行四邊鉚接組坯；
(7) 將組好坯的一對爆炸焊接鈦鋁復合板置于爐中加熱到200~50(TC 并保持0.5 5h，開始進行溫軋；
(8) 拆開經(jīng)過溫軋的鈦鋁復合板板坯，然后對單張1.75 2.0mm厚度 的鈦鋁復合板進行冷軋加工；
(9) 將冷軋之后的鈦鋁復合板進行裁邊、精整和校平，得層狀鈦鋁復 合板。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(l)中制備鈦鋁復合板的 初始鈦板和鋁板的尺寸規(guī)格為TA1板850mm長X850mm寬X lmm厚， 2024板800mm長X 800mm寬X 4mm厚。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(3)中鈦鋁復合板的主要 爆炸焊接工藝參數(shù)為采用銨油混合炸藥，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;間隙支撐物采用純鋁薄片制作；采用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上表面涂抹1 2mm厚的黃油作為保護層。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(4)中的退火工藝參數(shù)為
加熱溫度300 450°C，保溫5 15h，隨爐冷卻。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(6)的坯料組合方式為
2024-TA1+TA1-2024，即TA1層在內(nèi)，2024層在外；經(jīng)過組坯之后，復 合板的總厚度為10mm。
一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(7)中組坯鈦鋁復合板
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(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述步驟(8)中單張鈦鋁復合板
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(fā)明制成的1.5mm鈦鋁復合板，與1.5mm厚度的TA1板材相比， 不僅節(jié)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 蝕性能和耐熱沖擊性能，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(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā) 明保護范圍的限制。
具體實施例方式
本發(fā)明中層狀復合板的制備方法不只限于實施例中1.5mm層狀 TA1/2024復合板的制備，根據(jù)本發(fā)明層狀復合薄板制備方法的特點，還 可以用于其它厚度在6mm以下的異種金屬層狀復合板的制備。 實施例1
一種用于1.5mm層狀鈦/鋁復合板的制備，包括下述步驟
(1) 選擇經(jīng)過退火的軟態(tài)TA1和2024板材作為爆炸坯料，TA1板規(guī) 格為長度850mmX寬度850mmX厚度lmm， 2024板規(guī)格為長度800mm X寬度800mmX厚度4mm;
(2) 采用機械打磨的方法將TA1和2024板材待復合表面進行打磨處 理，并清理千凈；如果打磨過程中TA1板材發(fā)生瓢曲，則在爆炸焊接之前必須進行校平處理；
(3) 將打磨好待復合表面的TA1和2024板材進行裝配，TA1層在上 2024層在下，將調(diào)配好的炸藥平鋪于TA1板材的上表面，進行爆炸焊接， 主要爆炸焊接工藝參數(shù)為；采用銨油混合炸藥，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/鋁復合板進行退火，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) 將退火之后的鈦/鋁復合板進行校平處理，并裁去復合板四個邊上 未復合或開裂的部分；
(6) 將兩張校平之后的鈦/鋁復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(nèi)，2024層在外；經(jīng)過組坯之 后，復合板的總厚度為10mm;
(7) 將組好坯的一對爆炸焊接鈦/鋁復合板置于爐中加熱到200 500 。C并保持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(jīng)過溫軋后，組 坯鈦/鋁復合板總厚度變?yōu)?.5 4mm，單張復合板厚度為1.75 2.0mm;
(8) 拆開經(jīng)過溫軋的鈦/鋁復合板板坯，然后對單張l. 75 2.0mm厚 度的鈦/鋁復合板進行冷軋；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(jīng)過冷軋加工，單張 鈦/鋁復合板的厚度變?yōu)?.5mm;
(9) 將冷軋之后的鈦/鋁復合板進行裁邊、精整和校平；
(10) 經(jīng)取樣分析，1.5mm鈦/鋁復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/鋁復合板的制備。
權(quán)利要求
1、一種層狀鈦鋁復合板，其特征在于鈦鋁復合板由鋁合金基層和鈦覆層構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的層狀鈦鋁復合板，其特征在于所述層狀鈦鋁復合板的總厚度為1.5mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的層狀鈦鋁復合板，其特征在于所述鈦覆層為純鈦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(jù)權(quán)利要求3所述的層狀鈦鋁復合板，其特征在于所述鈦覆 層和所述鋁合金基層的厚度比例為1: 4。
5、 一種層狀鈦鋁復合板的制備方法，包括下述步驟(1) 選擇經(jīng)過退火的TA1和2024板材作為爆炸焊接初始坯料；(2) 采用機械打磨的方法將TA1和2024板材待復合的表面進行打磨 處理，并清理干凈；(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復合板進行退火；(5) 將退火之后的爆炸焊接鈦鋁復合板進行校平處理，并裁去復合板 四個邊上未復合或開裂的部分；(6) 將兩張校平之后的爆炸焊接鈦鋁復合板進行四邊鉚接組坯；(7) 將組好坯的一對爆炸焊接鈦鋁復合板置于爐中加熱到200 500°C 并保持0.5 5h，開始進行溫軋；(8) 拆開經(jīng)過溫軋的鈦鋁復合板板坯，然后對單張1.75 2.0mm厚度 的鈦鋁復合板進行冷軋加工；(9) 將冷軋之后的鈦鋁復合板進行裁邊、精整和校平，得層狀鈦鋁復 合板。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的層狀鈦鋁復合板的制備方法，其特征在于所述步驟(l)中制備鈦鋁復合板的初始鈦板和鋁板的尺寸規(guī)格為TA1板850mm長X 850mm寬X lmm厚，2024板800mm長X 800mm寬X4mm厚。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的層狀鈦鋁復合板的制備方法，其特征在于 所述步驟(3)中鈦鋁復合板的爆炸焊接工藝參數(shù)為采用銨油混合炸藥，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;間隙支撐物采用純鋁薄片制 作；采用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上表面涂抹1 2mm厚的黃油作為保護層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的層狀鈦鋁復合板的制備方法，其特征在于 所述步驟(4)中的退火工藝參數(shù)為加熱溫度300 450'C，保溫5 15h， 隨爐冷卻。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的層狀鈦鋁復合板的制備方法，其特征在于 所述步驟(6)的坯料組合方式為2024-TA1+TA1-2024,即TA1層在內(nèi)， 2024層在外；經(jīng)過組坯之后，復合板的總厚度為10mm。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的層狀鈦鋁復合板的制備方法，其特征在于 所述步驟(7)中組坯鈦鋁復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(jù)權(quán)利要求IO所述的層狀鈦鋁復合板的制備方法，其特征在于所述步驟(8)中單張鈦鋁復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(fā)明涉及一種層狀鈦鋁復合板及其制備方法，其特征在于鈦鋁復合板由鋁合金基層和鈦覆層構(gòu)成，總厚度為1.5mm。與1.5mm厚度的TAl板材相比，本發(fā)明的層狀鈦鋁復合板不僅節(jié)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沖擊性能，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(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)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