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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