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鈦及鈦合金層狀金屬復(fù)合材加工技術(shù)

[ 信息發(fā)布:本站 | 發(fā)布時間:2024-09-23 | 瀏覽:221次 ]

一、概述

金屬層狀復(fù)合材可以使強度、熔點、熱膨脹系數(shù)差異極為懸殊的不同金屬結(jié)合在一起,集不同材料的優(yōu)點于一身,充分發(fā)揮不同材料的使用特性,大大節(jié)約稀貴金屬材料,降低設(shè)備制造成本,使稀貴金屬在許多領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,市場對金屬料尤其是新型材料的需求日益增長,鈦復(fù)合材作為一種性價比較高的新型金屬材料,已越來廣泛地應(yīng)用于石油、化工、治金、輕工、電站輔機、海水淡化、電力及海洋工程等領(lǐng)域。目前國內(nèi)鈦的層狀復(fù)合材生產(chǎn)廠家主要有寶鈦集團、天力金屬復(fù)合材料有限公司、寶雞特鋼鈦業(yè)有限任公司等單位。

鈦層狀金屬復(fù)合材的加工方法有多種,常規(guī)復(fù)合方法有:爆炸焊接法、爆炸焊接+軋制法、軋制法、擠壓法、堆焊法、釬焊法等。考慮到鈦的特性,工業(yè)上常采用爆炸焊接復(fù)合法、爆炸焊接+軋制復(fù)合法及擠壓復(fù)合法等。前兩種方法主要用于復(fù)合板的生產(chǎn),后一種方法主要用干復(fù)合棒材、復(fù)合管材的生產(chǎn)。爆炸焊接復(fù)合法通常在常溫下進行。爆炸焊接+軋制復(fù)合法是將厚復(fù)層鈦/其他金屬坯料進行爆炸復(fù)合,然后進行加熱軋制。擠壓復(fù)合法是將制備的復(fù)材與基材裝配或澆鑄好的實心或空心錠坯進行擠壓來獲得所需形狀的復(fù)合材料。上述三種方法界面均為冶金結(jié)合。

二、常規(guī)復(fù)合方法

(一)爆炸焊接復(fù)合法及爆炸焊接十軋制復(fù)合法

過去四五十年以來,鈦復(fù)合材爆炸焊接技術(shù)發(fā)展迅速,從無到有,從有到強,隨著工藝水平和裝備水平的不斷提高,產(chǎn)品品種日益增加,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷擴大。不僅可生產(chǎn)鈦鋼復(fù)合材,還實現(xiàn)了鈦-銅、鈦-鎳、鈦-鈦、鈦-鈮、鈦-鋯、鈦-鎢、鈦-鎂、鈦-鉭、鈦-銀、鈦--鈦、鈦--鈦、鈦-鋼不銹鋼、鈦--鋼、鈦--鎳、鈦---鋼、鈦---不銹鋼、鈦---不銹鋼等一系列雙層及多層層狀鈦及鈦合金復(fù)合材料的生產(chǎn)。

目前,在生產(chǎn)層狀鈦及鈦合金復(fù)合材方面廣泛應(yīng)用的鈦及鈦合金牌號有TA1、TA2、TA9、TA10Gr1、Gr2、Gr12.

隨著技術(shù)水平的不斷提高,鈦復(fù)合材可生產(chǎn)規(guī)格范圍不斷增大,通過爆炸復(fù)合法可以達到25m2,通過爆炸+軋制復(fù)合法可以達到 35m2,復(fù)層厚度1.2~12mm不等,不僅能生產(chǎn)雙層和多層金屬復(fù)合板材,而且還可生產(chǎn)金屬復(fù)合棒材、管材等。

1. 爆炸焊接復(fù)合法

金屬爆炸焊接是介于金屬物理學(xué)、爆炸物理學(xué)和焊接工藝學(xué)之間的一門邊緣學(xué)科,是用炸藥作能源進行金屬間焊接和生產(chǎn)金屬復(fù)合材料的一種很有實用價值的高新技術(shù)。它可在一瞬間將不同的及任意金屬組合,簡單、迅速、強固地焊接在一起。它的最大用途是制造大面積的各種組合、各種形狀、各種尺寸和各種用途的雙金屬及多金屬復(fù)合材料。

(1)爆炸焊接復(fù)合法的特點

①爆炸焊接的形狀和形式很多,如板與板、板與管、管與管、管與管板、管與棒、板與棒、棒與棒、粉末與粉末、粉末與板、管和棒、絲與絲、板和管以及異形件都可以爆炸焊接。

② 爆炸焊接的復(fù)層和基層材料之間為冶金結(jié)合,其結(jié)合(抗剪)強度數(shù)據(jù)高于或相當(dāng)于兩者中強度較低者的強度值。

③ 復(fù)層材料和基層材料都可以根據(jù)實際需要而任意選擇。

④復(fù)層材料和基層材料的厚度及其厚度比,可以根據(jù)實際需要任意選擇。以復(fù)合材為例,復(fù)板材料的厚度可為0.01~50mm,基板的度可為0.01~500mm?;搴蛷?fù)板的度比可為1:1~10:1。

⑤爆炸復(fù)合材料可以承受多次和多種形式的壓力加工(如軋制、沖壓、旋壓、鍛壓、擠壓和拉拔等),機械加工(如切割、切削、校平、校直和成形等),以及熱處理、焊接和爆炸成形等后續(xù)加工,而不致分層或開裂。

⑥爆炸焊接后,表面、基體和整體材料都有不同程度的硬化和強化。這種硬化有利于復(fù)層材料耐蝕性能和耐磨性能的提高。這種強化有利于復(fù)合材料的強度設(shè)計。

⑦爆炸復(fù)合材料可以是雙層、三層和多層。

⑧爆炸焊接的能源是廉價的炸藥,與生產(chǎn)金屬復(fù)合材料的其他技術(shù)相比,其成本低經(jīng)濟效益顯著。

⑨爆炸復(fù)合材料在經(jīng)過適當(dāng)?shù)臋C械加工(如平板)和熱處理(如退火)后就是產(chǎn)品。如果將其坯料進行后續(xù)的壓力加工,就能夠獲得更大或更小、更長或更短、更厚或更薄、更粗或更細以及異型的復(fù)合材料。

(2)工藝流程

基板下料→基板打磨、拋光→復(fù)板下料、開破口→復(fù)板拼焊→焊縫 PT檢查→復(fù)板壓校形退火→復(fù)板拋光→基、復(fù)板爆炸前檢査→爆炸焊接→復(fù)板焊縫 PT 檢查、半成品探傷檢查→補焊、修磨→復(fù)合板熱處理→矯直、校平→成品下料、取樣→成品表面處理→成品檢查→成品包裝、入庫。

(3)爆炸焊接的物理過程

爆炸焊接是利用炸藥的能量,將兩件(或多件)復(fù)合材料,在爆轟波作用下,實現(xiàn)高速碰撞而焊接在一起,是一個較為復(fù)雜的物理過程。

爆炸焊接的能源是炸藥的化學(xué)能。主要的工藝參數(shù)是炸藥的用量和焊件之間的間隔距離,有關(guān)參數(shù)根據(jù)炸藥密度、爆速、復(fù)(鈦)板的性能等因素計算,并在實爆中測試優(yōu)化。


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