CN102935741A - 钛-钢冷轧层压复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属复合材料，属于新材料技术领域，具体是涉及一种钛-钢冷轧层压复合材料及其制造方法。以钢带卷作为基材，基材的上、下两面中的至少有一面复合有纯钛卷板，复合材料金属分层重量比为：钛10～30%，钢70～90%。复合轧制后的带卷在真空罩式退火炉进行退火，消除冷轧加工硬化，同时在复合材料的结合界面上钛、钢原子扩散，使钛钢结合面上达到原子间结合形成一体，从而制造成一种表面性能等同于纯钛而内在性能超过纯钛的新材料。本发明与现有技术相比，节约钛资源，在使用钛钢复合材料，钛的含量仅为10～30%；降低钛制品的生产成本，钛钢复合材料的成本只有纯钛的1/3；使有限的钛资源得到合理的使用，可以更广泛的应用到各个领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属复合材料，属于新材料技术领域，具体是涉及一种钛-钢冷轧层压复合材料。同时，本发明还公开了该复合材料的制造方法。
背景技术
金属钛作为一种稀有金属，具有密度小、强度高、耐高温、耐腐蚀、无磁、透声、抗冲击振动等良好的综合性能，是优质的耐腐蚀轻型结构材料、新型的功能材料和重要的生物工程材料。由热轧卷经冷轧制造的带卷主要用于发电站冷凝器、板式换热器、化工、建筑等方面，用量约占总量的80%，而这些主要是利用了钛金属的耐腐蚀性，由于，钛金属资源少，制造难度大，其价格非常昂贵。
现有技术中，主要采用下述方案来解决上述问题：
一、使用纯钛材料制做耐腐蚀器具。如钛管和钛容器等。
该方案存在的缺陷：钛材价格昂贵，使钛金属制品制造成本高，产品价格昂贵，不能得到广泛的应用。
二、采用爆炸法和热轧法制造钛钢复合板。
该方案存在的缺陷：只能板块生产，厚度精度差，不能成带卷，因此不能用作精密制管和小防腐容器。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种使用性能与钛金属相同，而整体机械性能超过纯钛的新材料，即钛-钢冷轧层压复合材料。
本发明采用的技术方案如下：
钛-钢冷轧层压复合材料，其特征在于，以钢带卷作为基材，基材的上、下两面中的至少有一面复合有纯钛卷板，复合材料金属分层重量比为：钛10～30%，钢70～90%。
优选地，所述基材的一面复合有纯钛卷板。
进一步，所述钢带卷为热轧或冷轧碳素钢钢带卷，采用SPHC/SPCC或SPHE/SPCE碳素钢。
进一步，所述钢带卷厚度为2.0～8.0mm，宽度为300～1000mm。
进一步，所述纯钛卷板为TA1或TA2。
进一步，所述纯钛卷板厚度为0.3～2.0mm，宽度为300～1000mm。
制造钛-钢冷轧层压复合材料的方法，其特征在于，步骤如下：
①、冷轧
轧机的入口侧设有二套带卷开卷设备，分上下布置；
下层的钢带开卷后，经砂带打磨机将钢带上下表面的氧化铁皮打磨干净，然后用钢丝刷机将钢带表面刷毛，使其表面达到复合轧制要求的表面织构；
上层的钛带开卷后，用钢丝刷机将复合面的表面刷毛，使其复合面也达到复合要求的表面织构；
两层金属经表面处理好后同时穿过轧机，并将带头送至卷进取机钳口夹住，使复合后的带材缠绕在卷取机的卷筒上，进行复合轧制，轧制变形量为60～70%；
②、真空罩式退火
将复合带卷垛放在罩式退火炉台上，每两卷之间放置一块中间对流板，顶部放顶部对流板，扣上保护内罩和加热罩，炉内抽真空，当真空度达到升温退火要求，按30℃/h的升温速度，将炉温升到650～760℃，保温4～6小时；
开始降温，移出加热罩，扣上冷却罩，空冷至550℃，再采取快速水冷却至90℃以下，再吊开冷却罩和保护罩，冷却至40℃；
③、平整
经复合轧制和退火后的复合带卷，通过四辊单机架平整机进行平整，带材的平整度为1.0～3.0%。
进一步，平整操作后还设有精整步骤，精整步骤包括：
①、质量检查，将不良品和不合格品切除；
②、纵剪分条或横剪定尺剪板；
③、包装入库。
制造方法中，复合轧制后的带卷在真空罩式退火炉进行退火，消除冷轧加工硬化，同时在复合材料的结合界面上钛、钢原子扩散，使钛钢结合面上达到原子间结合形成一体，从而制造成一种表面性能等同于纯钛而内在性能超过纯钛的新材料。
本发明钛-钢冷轧层压复合材料，与现有技术相比，其有益效果表现在：
1、节约钛资源，在使用钛钢复合材料，钛的含量仅为10～30%。
2、降低钛制品的生产成本，钛钢复合材料的成本只有纯钛的1/3。
3、使有限的钛资源得到合理的使用，可以更广泛的应用到各个领域。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对发明作进一步的说明。
图１是本发明第一实施例的结构示意图。
图2是本发明第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
作为本发明的第一实施例，请参阅图1，钛-钢冷轧层压复合材料，是以钢带卷1作为基材，基材1的上、下两面均复合有纯钛卷板2，其中：
钢带卷1为热轧或冷轧碳素钢钢钢带卷，厚度为2.0～8.0mm，宽度为300～1000mm，采用SPHC/SPHE或SPCC/SPCE碳素钢。
纯钛卷板2为TA1或TA2，厚度为0.3～2.0mm，宽度为300～1000mm。
作为本发明的第二实施例，请参阅图2，基材1的上面复合有纯钛卷板2，其他结构与第一实施例相同。
作为第二实施例的钛-钢冷轧层压复合材料的制造方法，现以第三实施例和第四实施例示出：
第三实施例
①、原料准备
A、钢带：热轧碳素钢钢带卷，钢种为SPHC。
规格：2.0～8.0×300～1000×Cmm（根据复合成品规格要求确定原料规格）
化学成份为：
| 钢种 | C | Mn | P | S | Alta（酸熔铝） |
| SPHC | ≤0.12 | ≤0.50 | ≤0.035 | ≤0.025 | ≤0.02 |
卷重：10～20吨
钢卷内径：φ760/610mm
钢卷外径：φ2000mm
B、钛带：纯钛（TA1）卷板。
规格：0.3～2.0mm×300～1000×Cmm（根据复合成品规格要求确定原料规格）
化学成份：钛≥99.2%（重量百分比）。
卷重：5～10吨
钛带内径：φ610mm
钛带外径：φ2000mm
（注：冷轧退火平整钛带，表面无油。）
②、冷轧
轧机的入口侧设有二套带卷开卷设备，分上下布置；
下层的钢带开卷后，经砂带打磨机将钢带上下表面的氧化铁皮打磨干净，然后用钢丝刷机将钢带表面刷毛，使其表面达到复合轧制要求的表面织构；
上层的钛带开卷后，用钢丝刷机将复合面的表面刷毛，使其复合面也达到复合要求的表面织构；
两层金属经表面处理好后同时穿过轧机，并将带头送至卷进取机钳口夹住，使复合后的带材缠绕在卷取机的卷筒上，进行复合轧制，轧制变形量为60～70%；
③、真空罩式退火
将复合带卷垛放在罩式退火炉台上，每两卷之间放置一块中间对流板，顶部放顶部对流板，扣上保护内罩和加热罩，炉内抽真空，当真空度达到升温退火要求，按30℃/h的升温速度，将炉温升到650～760℃，保温4～6小时；
开始降温，移出加热罩，扣上冷却罩，空冷至550℃，再采取快速水冷却至90℃以下，再吊开冷却罩和保护罩，冷却至40℃；
④、平整
经复合轧制和退火后的复合带卷，通过四辊单机架平整机进行平整，带材的平整度为1.0～2.0%。
⑤、精整
①、质量检查，将不良品和不合格品切除；
②、纵剪分条或横剪定尺剪板；
③、包装入库。
制造的钛-钢冷轧层压复合材料，复合材料金属分层重量比为：钛15%，钢85%。
第四实施例
①、原料准备
A、钢带：热轧碳素钢钢带卷，钢种为SPHE。
规格：2.0～8.0×300～1000×Cmm（根据复合成品规格要求确定原料规格）
化学成份为：
| 钢种 | C | Mn | P | S | Alta（酸熔铝） |
| SPHE | ≤0.08 | ≤0.40 | ≤0.025 | ≤0.02 | ≤0.12 |
卷重：10～20吨
钢卷内径：φ760/610mm
钢卷外径：φ2000mm
B、钛带：纯钛（TA2）卷板。
规格：0.3～2.0mm×300～1000×Cmm（根据复合成品规格要求确定原料规格）
化学成份：钛≥99.1%（重量百分比）。
卷重：5～10吨
钛带内径：φ510mm
钛带外径：φ2000mm
（注：冷轧退火平整钛带，表面无油。）
②、冷轧
轧机的入口侧设有二套带卷开卷设备，分上下布置；
下层的钢带开卷后，经砂带打磨机将钢带上下表面的氧化铁皮打磨干净，然后用钢丝刷机将钢带表面刷毛，使其表面达到复合轧制要求的表面织构；
上层的钛带开卷后，用钢丝刷机将复合面的表面刷毛，使其复合面也达到复合要求的表面织构；
两层金属经表面处理好后同时穿过轧机，并将带头送至卷进取机钳口夹住，使复合后的带材缠绕在卷取机的卷筒上，进行复合轧制，轧制变形量为60～70%；
③、真空罩式退火
将复合带卷垛放在罩式退火炉台上，每两卷之间放置一块中间对流板，顶部放顶部对流板，扣上保护内罩和加热罩，炉内抽真空，当真空度达到升温退火要求，按30℃/h的升温速度，将炉温升到650～760℃，保温4～6小时；
开始降温，移出加热罩，扣上冷却罩，空冷至550℃，再采取快速水冷却至90℃以下，再吊开冷却罩和保护罩，冷却至40℃；
④、平整
经复合轧制和退火后的复合带卷，通过四辊单机架平整机进行平整，带材的平整度为1.5～3.0%。
⑤、精整
①、质量检查，将不良品和不合格品切除；
②、纵剪分条或横剪定尺剪板；
③、包装入库。
制造的制造的钛-钢冷轧层压复合材料，复合材料金属分层重量比为：钛30%，钢70%。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.钛-钢冷轧层压复合材料，其特征在于，以钢带卷作为基材，基材的上、下两面中的至少有一面复合有纯钛卷板，复合材料金属分层重量比为：钛10～30%，钢70～90%。
2.根据权利要求1所述的钛-钢冷轧层压复合材料，其特征在于，所述基材的一面复合有纯钛卷板。
3.根据权利要求1所述的钛-钢冷轧层压复合材料，其特征在于，所述钢带卷为热轧或冷轧碳素钢钢带卷，采用SPHC/SPCC或SPHE/SPCE碳素钢。
4.根据权利要求3所述的钛-钢冷轧层压复合材料，其特征在于，所述钢带卷厚度为2.0～8.0mm，宽度为300～1000mm。
5.根据权利要求1所述的钛-钢冷轧层压复合材料，其特征在于，所述纯钛卷板为TA1或TA2。
6.根据权利要求5所述的钛-钢冷轧层压复合材料，其特征在于，所述纯钛卷板厚度为0.3～2.0mm，宽度为300～1000mm。
7.制造权利要求2～6任一项所述钛-钢冷轧层压复合材料的方法，其特征在于，步骤如下：
①、冷轧
轧机的入口侧设有二套带卷开卷设备，分上下布置；
下层的钢带开卷后，经砂带打磨机将钢带上下表面的氧化铁皮打磨干净，然后用钢丝刷机将钢带表面刷毛，使其表面达到复合轧制要求的表面织构；
上层的钛带开卷后，用钢丝刷机将复合面的表面刷毛，使其复合面也达到复合要求的表面织构；
两层金属经表面处理好后同时穿过轧机，并将带头送至卷进取机钳口夹住，使复合后的带材缠绕在卷取机的卷筒上，进行复合轧制，轧制变形量为60～70%；
②、真空罩式退火
将复合带卷垛放在罩式退火炉台上，每两卷之间放置一块中间对流板，顶部放顶部对流板，扣上保护内罩和加热罩，炉内抽真空，当真空度达到升温退火要求，按30℃/h的升温速度，将炉温升到650～760℃，保温4～6小时；
开始降温，移出加热罩，扣上冷却罩，空冷至550℃，再采取快速水冷却至90℃以下，再吊开冷却罩和保护罩，冷却至40℃；
③、平整
经复合轧制和退火后的复合带卷，通过四辊单机架平整机进行平整，带材的平整度为1.0～3.0%。
8.根据权利要求7所述的钛-钢冷轧层压复合材料的制造方法，其特征在于，平整操作后还设有精整步骤，精整步骤包括：
①、质量检查，将不良品和不合格品切除；
②、纵剪分条或横剪定尺剪板；
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