CN103658970A - 一种钛/钢层状复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钛/钢层状复合材料的制备方法,属于金属复合材料制造技术领域。将钛板和钢板进行预处理，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10-2～10-4Pa、加热温度740℃～1319℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加3～5MPa的压力，反应时间为1～10小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。用该方法制备的钛/钢层状复合材料比爆炸法和轧制法制备的钛/钢复合材料的抗弯曲性能提高10％～30％。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛/钢层状复合材料的制备方法，属于金属复合材料制造技术领域。
背景技术
钛-钢复合板在化工、电力、机械等方面得到了广泛应用，且需求量在不断增加；长期以来，钛-钢复合材料主要由爆炸复合法和轧制复合法来生产，然而爆炸复合法要使用炸药进行爆炸，具有危险性，且由于爆炸瞬间温度很高，生产的钛-钢复合板会产生FeTi、Fe2Ti等脆性化合物，使复合板结合强度下降，抗弯曲性能下降；轧制复合法生产的钛-钢复合板结合强度低，轧件尺寸偏差较大，表面质量不够好，轧制法所需设备较复杂，占地面积大，且不适于生产。和爆炸复合法相比，用真空焊合法制备钛-钢复合板工艺安全，无污染，操作简单方便，成本低，且真空焊合法温度可控制，不会产生FeTi、Fe2Ti等脆性化合物，产品界面结合强度较好，具有良好的应用前景；与轧制法相比，真空焊合法所生产的钛/钢复合板结合强度好，尺寸偏差较小，表面质量好，所需设备简易，占地面积小，且适于生产塑性较低的合金。
发明内容
本发明提供一种钛/钢层状复合材料的制备方法，是一种操作简单方便，成本低，无污染，操作安全的复合材料制备工艺。
本发明制备钛-钢层状复合材料的技术方案是：将钛板和钢板进行预处理，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10-2～10-4Pa、加热温度740℃～1319℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加3～5MPa的压力，反应时间为1～10小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。
所述钛板为纯钛或钛含量大于10wt%的钛合金，厚度为0.8mm～10mm。
所述钢板的厚度为2mm～20mm。
所述钛板表面的预处理是先将钛板表面打磨，然后用10％的碱溶液浸泡一小时，再用蒸馏水冲洗，再用5％HF+15％HNO3浸泡一小时，之后用蒸馏水冲洗干净，最后用真空干燥箱干燥两个小时。
所述钢板表面预处理是先将钢板表面打磨，用5%HCl溶液处理钢板表面铁锈，用去离子水清洗钢板表面，之后在真空干燥箱中干燥两个小时。
本发明的有益效果是：本发明制备出的钛/钢层状复合板具有界面结合性好、成本低、耐蚀性能好等优点，与爆炸复合法相比，本发明具有工艺安全、无污染、操作简单方便等优点，且温度可控制，不会产生FeTi、Fe2Ti等脆性化合物而导致产品抗弯曲性能下降，具有良好的应用前景；与轧制法相比，真空焊合法所生产的钛-钢复合板结合强度好，尺寸偏差较小，表面质量好，所需设备简易，占地面积小，且适于生产塑性较低的合金。用该方法制备的钛/钢层状复合材料比爆炸法和轧制法制备的钛/钢复合材料的抗弯曲性能提高10％～30％。
附图说明
图1是本发明钛/钢复合材料结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施方式一：如图1所示，本发明的钛/钢层状复合材料的制备方法为：将钛板（钛板为钛含量为10wt%的钛合金，厚度为0.8mm）和钢板（钢板的厚度为2mm）表面进行预处理，先将钛板表面打磨，然后用10％的碱溶液浸泡一小时，再用蒸馏水冲洗，再用5％HF+15％HNO3浸泡一小时，之后用蒸馏水冲洗干净，最后用真空干燥箱干燥两个小时，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10-4Pa、加热温度740℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加5MPa的压力，反应时间为8小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。
实施方式二：如图1所示，本发明的钛/钢层状复合材料的制备方法为：将钛板（钛板为纯钛，厚度为2mm）和钢板（钢板的厚度为12mm）表面进行预处理，先将钛板表面打磨，然后用10％的碱溶液浸泡一小时，再用蒸馏水冲洗，再用5％HF+15％HNO3浸泡一小时，之后用蒸馏水冲洗干净，最后用真空干燥箱干燥两个小时，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10-2Pa、加热温度1200℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加3MPa的压力，反应时间为1小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。
实施方式三：如图1所示，本发明的钛/钢层状复合材料的制备方法为：将钛板（钛板为钛含量20wt%的钛合金，厚度为10mm）和钢板（钢板的厚度为20mm）表面进行预处理，将钢板表面打磨，用5%HCl溶液处理钢板表面铁锈，用去离子水清洗钢板表面，最后在真空干燥箱中干燥两个小时，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10-3Pa、加热温度1319℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加3.5MPa的压力，反应时间为10小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。
实施方式四：如图1所示，本发明的钛/钢层状复合材料的制备方法为：将钛板（钛板为钛含量13wt%的钛合金，厚度为6mm）和钢板（钢板的厚度为17mm）表面进行预处理，将钢板表面打磨，用5%HCl溶液处理钢板表面铁锈，用去离子水清洗钢板表面，最后在真空干燥箱中干燥两个小时，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10-2Pa、加热温度1300℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加4MPa的压力，反应时间为9小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种钛/钢层状复合材料的制备方法，其特征在于：将钛板和钢板表面进行预处理，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10-2～10-4Pa、加热温度740℃～1319℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加3～5MPa的压力，反应时间为1～10小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。
2.根据权利要求1所述的钛/钢层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述钛板为纯钛或钛含量大于10wt%的钛合金，厚度为0.8mm～10mm。
3.根据权利要求1所述的钛/钢层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述钢板的厚度为2mm～20mm。
4.根据权利要求1所述的钛/钢层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述钛板表面的预处理是先将钛板表面打磨，然后用10％的碱溶液浸泡一小时，再用蒸馏水冲洗，再用5％HF+15％HNO3浸泡一小时，之后用蒸馏水冲洗干净，最后用真空干燥箱干燥两个小时。
5.根据权利要求1所述的钛/钢层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述钢板表面预处理是先将钢板表面打磨，用5%HCl溶液处理钢板表面铁锈，用去离子水清洗钢板表面，最后在真空干燥箱中干燥两个小时。
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