发明内容
本发明的目的之一是提供一种层状钛镁复合板。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
一种层状钛镁复合板,其特征在于:由镁合金基层和钛覆层构成。
一种优选技术方案,其特征在于:所述层状钛镁复合板的总厚度为6.0mm。
一种优选技术方案,其特征在于:所述钛覆层为纯钛TA1,厚度为1.0mm~2.0mm;所述镁合金基层为镁合金AZ31B,厚度为4.0mm~5.0mm。
一种优选技术方案,其特征在于:所述钛覆层和所述镁合金基层的厚度比例为1:3。
本发明的另一个目的是提供上述层状钛/镁复合板的制备方法。
一种层状钛镁复合板的制备方法,该方法包括下述步骤:
(1)选择经过退火的TA1和AZ31B板材作为爆炸焊接初始坯料;
(2)采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合的表面进行打磨处理,并清理干净;为了防止打磨之后的新鲜表面接触空气或潮气被再次氧化,AZ31B板打磨之后必须在干燥的环境中保存,而且应该在24h之内使用;
(3)将处理好的TA1和AZ31B板材进行爆炸焊接;
(4)将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火;
(5)将退火之后的爆炸焊接钛镁复合板在多辊校平机上进行2~5次的校平处理;
(6)检验经过校平的钛镁复合板,并裁去复合板四个边上未复合或开裂的部分,得层状钛镁复合板。
一种优选技术方案,其特征在于:所述步骤(1)中制备钛镁复合板的初始钛板和镁板的尺寸规格为:TA1板550mm长×450mm宽×1.5mm厚,AZ31B板500mm长×400mm宽×4.5mm厚。
一种优选技术方案,其特征在于:所述步骤(3)中钛镁复合板的主要爆炸焊接工艺参数为:采用铵油混合炸药,其组成(重量比):NH4NO3含量50~90%,柴油含量1~15%,锯末含量1~15%;炸药的爆速为1000~4000m/s;药密度为400~1100Kg/m3;药高度为15~40mm;安装间隙为1~5mm;间隙支撑物采用纯镁薄片制作;采用5#电雷管边部起爆;TA1为覆板在上,AZ31B为基板在下;在15mm厚的钢板上铺设5mm厚的低密度木工板作为地基;在TA1上表面涂抹1~2mm厚的黄油作为保护层。
一种优选技术方案,其特征在于:所述步骤(4)中的退火工艺参数为:电阻加热箱式炉内通SO2气体防止镁层氧化,随炉加热到150~350℃保温1~10h,随炉冷却。
本发明的优点是:
由于镁层替代了部分钛层,与相同厚度的的钛板相比,层状钛/镁复合板具有更小的密度,而且还兼有钛的耐腐蚀、耐高温等优点。因此,层状钛/镁复合板有望在航空、航天器材和武器装备等领域得到应用。
本发明制成的层状钛镁复合板中,其中钛层厚度1.5mm,镁层厚度为4.5mm,钛层与镁层的厚度比为1:3。本发明制成的6mm钛镁复合板,与6mm厚度的TA1板材相比,不仅节约了75%左右的钛材降低了材料成本,而且还使板材的整体密度降低了约47%;与6mm厚度的AZ31B板材相比,不仅提高了材料的耐腐蚀性能和耐热性能,而且使得板材的强度和弹性模量得到了提高。
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明,但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施方式
实施例1
一种层状钛镁复合板,其具体特征为:钛/镁复合板总厚度为6mm,覆层为纯钛TA1,厚度为1.5mm,基层为镁合金AZ31B,厚度为4.5mm;TA1层和AZ31B层的厚度比例为1:3。
一种用于6mm层状钛/镁复合板的制备方法,包括下述步骤:
(1)选择经过退火的软态TA1和AZ31B板材作为爆炸坯料,TA1板规格为550mm长×450mm宽×1.5mm厚,AZ31B板规格为500mm长×400mm宽×4.5mm厚;
(2)采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合表面进行打磨处理,并清理干净;如果打磨过程中TA1板材发生瓢曲,则在爆炸焊接之前必须进行校平处理;打磨之后的AZ31B板要在干燥的环境中保存,应该在24h之内使用;
(3)将打磨好待复合表面的TA1和AZ31B板材进行装配,TA1层在上AZ31B层在下,将调配好的炸药平铺于TA1板材的上表面,进行爆炸焊接,主要爆炸焊接工艺参数为;采用铵油混合炸药,其组成(重量比):NH4NO3含量50~90%,柴油含量1~15%,锯末含量1~15%;炸药的爆速为1000~4000m/s;药密度为400~1100Kg/m3;药高度为15~40mm;安装间隙为1~5mm;
(4)将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火,退火工艺制度为:电阻加热箱式炉内通SO2气体防止镁层氧化,随炉加热到150~350℃保温1~10h,随炉冷却;
(5)将退火之后的爆炸焊接钛/镁复合板在多辊校平机上进行2~5次的校平处理;
(6)检验经过校平的钛/镁复合板,并裁去复合板四个边上未复合或开裂的部分;
(7)经取样分析,6mm钛/镁复合板的横向拉伸力学性能为:屈服强度≥220MPa,抗拉强度≥350MPa,断裂伸长率≥10%,弹性模量≥60GPa;
至此,完成6mm层状钛/镁复合板的制备。
实施例2
一种层状钛镁复合板,其具体特征为:钛/镁复合板总厚度为6mm,覆层为纯钛TA1,厚度为1.0mm,基层为镁合金AZ31B,厚度为5.0mm;TA1层和AZ31B层的厚度比例为1:3。
一种用于6mm层状钛/镁复合板的制备方法,包括下述步骤:
(1)选择经过退火的软态TA1和AZ31B板材作为爆炸坯料,TA1板规格为550mm长×450mm宽×1.0mm厚,AZ31B板规格为500mm长×400mm宽×5.0mm厚;
(2)采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合表面进行打磨处理,并清理干净;如果打磨过程中TA1板材发生瓢曲,则在爆炸焊接之前必须进行校平处理;打磨之后的AZ31B板要在干燥的环境中保存,应该在24h之内使用;
(3)将打磨好待复合表面的TA1和AZ31B板材进行装配,TA1层在上AZ31B层在下,将调配好的炸药平铺于TA1板材的上表面,进行爆炸焊接,主要爆炸焊接工艺参数为;采用铵油混合炸药,其组成(重量比):NH4NO3含量50~90%,柴油含量1~15%,锯末含量1~15%;炸药的爆速为1000~4000m/s;药密度为400~1100Kg/m3;药高度为15~40mm;安装间隙为1~5mm;
(4)将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火,退火工艺制度为:电阻加热箱式炉内通SO2气体防止镁层氧化,随炉加热到150~350℃保温1~10h,随炉冷却;
(5)将退火之后的爆炸焊接钛/镁复合板在多辊校平机上进行2~5次的校平处理;
(6)检验经过校平的钛/镁复合板,并裁去复合板四个边上未复合或开裂的部分;
(7)经取样分析,6mm钛/镁复合板的横向拉伸力学性能为:屈服强度≥220MPa,抗拉强度≥350MPa,断裂伸长率≥10%,弹性模量≥60GPa;
至此,完成6mm层状钛/镁复合板的制备。
实施例3
一种层状钛镁复合板,其具体特征为:钛/镁复合板总厚度为6mm,覆层为纯钛TA1,厚度为2.0mm,基层为镁合金AZ31B,厚度为4.0mm;TA1层和AZ31B层的厚度比例为1:3。
一种用于6mm层状钛/镁复合板的制备方法,包括下述步骤:
(1)选择经过退火的软态TA1和AZ31B板材作为爆炸坯料,TA1板规格为550mm长×450mm宽×2.0mm厚,AZ31B板规格为500mm长×400mm宽×4.0mm厚;
(2)采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合表面进行打磨处理,并清理干净;如果打磨过程中TA1板材发生瓢曲,则在爆炸焊接之前必须进行校平处理;打磨之后的AZ31B板要在干燥的环境中保存,应该在24h之内使用;
(3)将打磨好待复合表面的TA1和AZ31B板材进行装配,TA1层在上AZ31B层在下,将调配好的炸药平铺于TA1板材的上表面,进行爆炸焊接,主要爆炸焊接工艺参数为;采用铵油混合炸药,其组成(重量比):NH4NO3含量50~90%,柴油含量1~15%,锯末含量1~15%;炸药的爆速为1000~4000m/s;药密度为400~1100Kg/m3;药高度为15~40mm;安装间隙为1~5mm;
(4)将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火,退火工艺制度为:电阻加热箱式炉内通SO2气体防止镁层氧化,随炉加热到150~350℃保温1~10h,随炉冷却;
(5)将退火之后的爆炸焊接钛/镁复合板在多辊校平机上进行2~5次的校平处理;
(6)检验经过校平的钛/镁复合板,并裁去复合板四个边上未复合或开裂的部分;
(7)经取样分析,6mm钛/镁复合板的横向拉伸力学性能为:屈服强度≥220MPa,抗拉强度≥350MPa,断裂伸长率≥10%,弹性模量≥60GPa;
至此,完成6mm层状钛/镁复合板的制备。