CN104741880A - 一种锆/钢复合板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锆/钢复合板的制备方法，该方法为：一、爆炸焊接制备锆/钛双金属板坯；二、锆/钛双金属板坯两两组装后焊接；三、轧制后切除焊缝，得到锆/钛双金属板材；四、板形校平处理，蚀洗，酸洗；五、锆/钛双金属板材的拼焊；六、以钢板为基层，以酸洗后的锆/钛双金属板材或拼焊后的锆/钛双金属板材为复层进行爆炸焊接，得到锆/钢复合板；七、退火处理，空冷后校平处理，得到锆/钢复合板成品。本发明的方法简单且设计合理、操作方便、生产效率高，制备的锆/钢复合板具有很好的加工性能，结合强度高、结合率高，剪切强度高，弯曲试验结合界面不出现分层，而且锆板原有的性能不改变，耐腐蚀性能、抗疲劳性能不降低。

Description

一种锆/钢复合板的制备方法
技术领域
本发明属于层状金属复合材料加工技术领域，具体涉及一种锆/钢复合板的制备方法。
背景技术
锆属于钝化型金属，室温下能和空气中的氧起反应，表面生成十分致密的钝化膜，对于大多数有机酸、无机酸、强碱、熔融盐等介质具有比不锈钢、钛、镍合金更有优异的耐蚀性能。同时，锆的力学性能和热传导性也很优良，适宜用作压力容器的壳体、换热器管板、塔器部件和管道等。采用爆炸焊接技术制备的锆/钢、锆/不锈钢、钽/锆/钛/钢复合板等，不仅综合利用了锆、钢、不锈钢、钽、钛的优点，而且为节约锆资源、降低设备造价、满足特殊耐蚀要求提供了一条实用、可靠的途径。
爆炸焊接实践表明，直接将锆板通过爆炸焊接复合到钢板上会产生局部不结合的现象，特别是制备大面积锆/钢复合板时，该问题尤为突出，而且锆/钢复合板很难100％通过弯曲检验。因此在锆和钢之间采用纯钛作为过渡层，是一种很好的解决办法。其原因是钛和钢的爆炸焊接工艺成熟，并且锆与钛同为元素周期IV-B族，其化学性质和其他一些性能十分相近。
但采用钛过渡层制备锆/钢复合板时，将锆板通过爆炸焊接复合在已经复合钛过渡层的钢板上时，钛/钢界面会再次承受一次爆炸冲击，这对钛/钢界面的结合是不利的，严重时也会出现不结合现象；同时由于增加了钛过渡层与钢爆炸焊接过程，再进行锆板的复合前还需对复合板进行退火、校平、表面处理，显著增加了复合板制备难度，降低了可操作性，不利于大批量生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在于针对上述现有技术中的不足，提供一种锆/钢复合板的制备方法。该方法简单且设计合理、操作方便、生产效率高，先采用爆炸焊接制备锆/钛双金属板坯，将锆/钛双金属板坯组焊后轧制成设计所需的厚度的锆/钛双金属板材，制备的锆/钛双金属板材能直接用于或经拼焊后用于爆炸焊接制备锆/钢复合板，减少了爆炸焊接制备锆/钢复合板时先进行钛过渡层与钢板的爆炸焊接、热处理、校平等工序，大大降低了锆/钢复合板的操作难度，制备的锆/钢复合板具有很好的加工性能，结合强度高、结合率高，剪切强度高，弯曲试验结合界面不出现分层，而且锆板原有的性能不改变，耐腐蚀性能、抗疲劳性能不降低。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种锆/钢复合板的制备方法，所制备的锆/钢复合板包括基层钢板和覆层锆板，以及位于基层钢板和覆层锆板之间的钛板，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、锆/钛双金属板坯的爆炸焊接：以锆板作为基层，钛板作为复层，采用平行安装法对锆板和钛板进行安装组配，然后在钛板表面均匀涂刷一层保护层使得爆炸焊接过程中钛板表面不被烧伤，接着在钛板表面均匀布置乳化炸药，对锆板和钛板进行爆炸焊接得到锆/钛双金属板坯；
步骤二、锆/钛双金属板坯的组焊：在步骤一中制备的锆/钛双金属板坯的锆面均匀覆着耐高温涂层，将覆着有耐高温涂层的锆/钛双金属板坯按照锆面与锆面相对的方式两两组装在一起，然后对组装后的锆/钛双金属板坯的边部进行焊接，得到组焊后的锆/钛双金属板坯；
步骤三、锆/钛双金属板坯的轧制：将步骤二中组焊后的锆/钛双金属板坯在温度为700℃～920℃的条件下加热10min～20min，然后将加热后的锆/钛双金属板坯移至热轧机上进行轧制，切除轧制后的锆/钛双金属板坯边部的焊缝，得到厚度为3mm～12mm的锆/钛双金属板材；
步骤四、锆/钛双金属板材的表面处理：采用十一辊矫直机对步骤三中所述锆/钛双金属板材进行板形校平处理，然后采用氢氧化钠和硝酸钠的熔融混合物在400℃～600℃条件下对经板形校平处理后的锆/钛双金属板材蚀洗15min～20min，再将蚀洗后的锆/钛双金属板材置于温度为60℃～80℃的硫酸溶液中进行酸洗，去除锆/钛双金属板材表面的氧化皮；所述熔融混合物中氢氧化钠的质量浓度为70％～80％，硝酸钠的质量浓度为20％～30％；所述硫酸溶液的质量浓度为12％～18％；
步骤五、锆/钛双金属板材的拼焊：在步骤四中酸洗后的锆/钛双金属板材的待拼焊端的钛层上机加工U形坡口，并使U形坡口的钝边位于锆层上，然后对机加工有U形坡口的锆/钛双金属板材进行拼焊；
步骤六、锆/钢复合板的爆炸焊接：以钢板为基层，以步骤四中酸洗后的锆/钛双金属板材或步骤五中拼焊后的锆/钛双金属板材为复层，采用平行安装法对钢板和锆/钛双金属板材进行安装组配，然后在锆/钛双金属板材的锆面均匀涂刷一层保护层使得爆炸焊接过程中锆面不被烧伤，接着在锆/钛双金属板材表面均匀布置乳化炸药，对钢板和锆/钛双金属板材进行爆炸焊接得到锆/钢复合板；
步骤七、锆/钢复合板的退火和校平：对步骤六中制备的锆/钢复合板进行退火处理，空冷后再进行校平处理，得到锆/钢复合板成品。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述锆板的待复合面和钛板的待复合面的表面粗糙度均不大于2μm，锆板的厚度为12mm～62mm，钛板的厚度为3mm～8mm；步骤一中所述安装组配的方法为：将锆板水平放置在地基上，在锆板上均匀设置多个高度为4mm～20mm的钛棒，然后将钛板置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为200mm～1000mm。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述乳化炸药的厚度为20mm～80mm。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述耐高温涂层为三氧化二铝涂层。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述轧制过程中控制轧制温度为700℃～920℃，轧制的道次压下量为2mm～45mm。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述钝边的厚度不大于8mm，所述拼焊的具体过程为：先采用等离子焊接进行打底焊，然后采用手工氩弧焊填充U型坡口直至焊缝高于钛层1mm～1.5mm。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤六中所述安装组配之前对钢板的待复合面和锆/钛双金属板材的待复合面分别进行表面处理至表面粗糙度均不大于2μm；步骤六中所述安装组配的方法为：将钢板水平放置在地基上，在钢板上均匀设置多个高度为6mm～12mm的钛棒，然后将锆/钛双金属板材置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为200mm～1000mm。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤六中所述乳化炸药的厚度为40mm～120mm。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤六中所述保护层均为机油或沥青。
上述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤七中所述退火处理的温度为500℃～620℃，退火处理的时间为2h～4h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的方法简单且设计合理、操作方便、生产效率高，先采用爆炸焊接制备锆/钛双金属板坯，将锆/钛双金属板坯组焊后轧制成设计所需的厚度的锆/钛双金属板材，制备的锆/钛双金属板材能直接用于或经拼焊后用于爆炸焊接制备锆/钢复合板，减少了爆炸焊接制备锆/钢复合板时先进行钛过渡层与钢板的爆炸焊接、热处理、校平等工序，大大降低了锆/钢复合板的操作难度。
2、采用本发明的方法制备的锆/钢复合板不仅结合强度高，而且结合率高达99.8％以上；由于锆与钛属于同族元素，其可焊性好，采用爆炸焊接和轧制制备的锆/钛双金属板结合强度和结合率高；钛与钢的爆炸焊接工艺成熟，在制备锆/钢复合板时，锆/钛双金属板材与钢板复合类似于钛与钢的复合，爆炸焊接操作简单。
3、本发明制备的锆/钛双金属板材适合于大批量生产大板幅锆/钢复合板，将锆/钛双金属板材拼焊后，可明显提高锆/钢复合板的面积，且生产成本低、生产效率高，制备的锆/钢复合板面积可达40m2，宽度大于1000mm，长度可达7800mm，且具有很好的加工性能，结合强度高、结合率高，剪切强度高，弯曲试验结合界面不出现分层，而且锆板原有的性能不改变，耐腐蚀性能、抗疲劳性能不降低。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的锆/钢复合板包括基层钢板和覆层锆板，以及位于基层钢板和覆层锆板之间的钛板，制备方法包括以下步骤：
步骤一、锆/钛双金属板坯的爆炸焊接：以规格为20mm×1050mm×760mm的锆板作为基层，规格为6mm×1050mm×760mm的钛板作为复层，采用平行安装法对锆板和钛板进行安装组配，然后在钛板表面均匀涂刷一层机油使得爆炸焊接过程中钛板表面不被烧伤，接着在钛板表面均匀布置乳化炸药，对锆板和钛板进行爆炸焊接得到锆/钛双金属板坯；所述锆板的待复合面和钛板的待复合面的表面粗糙度均不大于2μm；所述安装组配的方法为：将锆板水平放置在地基上，在锆板上均匀设置多个高度为8mm的钛棒，然后将钛板置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为200mm；所述乳化炸药的厚度为60mm；
步骤二、锆/钛双金属板坯的组焊：在步骤一中制备的锆/钛双金属板坯的锆面均匀覆着耐高温涂层，将覆着有耐高温涂层的锆/钛双金属板坯按照锆面与锆面相对的方式两两组装在一起，然后对组装后的锆/钛双金属板坯的边部进行焊接，得到组焊后的锆/钛双金属板坯；所述耐高温涂层为三氧化二铝涂层；
步骤三、锆/钛双金属板坯的轧制：将步骤二中组焊后的锆/钛双金属板坯在温度为850℃的条件下加热15min，然后将加热后的锆/钛双金属板坯移至热轧机上进行三道次轧制，轧制过程中控制轧制温度为850℃，轧制的道次压下量依次为18mm、10mm和4mm，切除轧制后的锆/钛双金属板坯边部的焊缝使组焊在一起的锆/钛双金属板坯分开，得到规格为8/2mm×1050mm×3040mm的锆/钛双金属板材(锆层厚度8mm，钛层厚度2mm)；
步骤四、锆/钛双金属板材的表面处理：采用十一辊矫直机对步骤三中所述锆/钛双金属板材进行板形校平处理，然后采用氢氧化钠和硝酸钠的熔融混合物在500℃条件下对经板形校平处理后的锆/钛双金属板材蚀洗18min，再将蚀洗后的锆/钛双金属板材置于温度为70℃的硫酸溶液中进行酸洗，去除锆/钛双金属板材表面的氧化皮；所述熔融混合物中氢氧化钠的质量浓度为75％，硝酸钠的质量浓度为25％；所述硫酸溶液的质量浓度为15％；
步骤五、锆/钢复合板的爆炸焊接：以规格为90mm×1050mm×3040mm的钢板为基层，以步骤四中酸洗后的锆/钛双金属板材为复层，采用平行安装法对钢板和锆/钛双金属板材进行安装组配，然后在锆/钛双金属板材的锆面均匀涂刷一层机油使得爆炸焊接过程中锆面不被烧伤，接着在锆/钛双金属板材表面均匀布置乳化炸药，对钢板和锆/钛双金属板材进行爆炸焊接得到锆/钢复合板；所述安装组配之前对钢板的待复合面和锆/钛双金属板材的待复合面分别进行表面处理至表面粗糙度均不大于2μm；步骤六中所述安装组配的方法为：将钢板水平放置在地基上，在钢板上均匀设置多个高度为10mm的钛棒，然后将锆/钛双金属板材置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为200mm；所述乳化炸药的厚度为80mm；
步骤七、锆/钢复合板的退火和校平：对步骤六中制备的锆/钢复合板进行退火处理，空冷后再进行校平处理，切割得到规格为8/2/90mm×1000mm×3000mm的锆/钢复合板成品(锆层厚度8mm，钛层厚度2mm，钢层厚度90mm)；所述退火处理的温度为580℃，退火处理的时间为3h。
对本实施例制备的锆/钢复合板进行剪切性能检验，锆/钢复合板品质优良，弯曲试验结合界面不出现分层，结合率达99.8％以上，剪切强度不小于195MPa，满足ASTM B898要求，且锆板原有的性能不改变，耐腐蚀性能、抗疲劳性能不降低。
实施例2
本实施例的锆/钢复合板包括基层钢板和覆层锆板，以及位于基层钢板和覆层锆板之间的钛板，制备方法包括以下步骤：
步骤一、锆/钛双金属板坯的爆炸焊接：以规格为25mm×2600mm×1950mm的锆板作为基层，规格为5mm×2600mm×1950mm的钛板作为复层，采用平行安装法对锆板和钛板进行安装组配，然后在钛板表面均匀涂刷一层沥青使得爆炸焊接过程中钛板表面不被烧伤，接着在钛板表面均匀布置乳化炸药，对锆板和钛板进行爆炸焊接得到锆/钛双金属板坯；所述锆板的待复合面和钛板的待复合面的表面粗糙度均不大于2μm；所述安装组配的方法为：将锆板水平放置在地基上，在锆板上均匀设置多个高度为4mm的钛棒，然后将钛板置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为500mm；所述乳化炸药的厚度为20mm；
步骤二、锆/钛双金属板坯的组焊：在步骤一中制备的锆/钛双金属板坯的锆面均匀覆着耐高温涂层，将覆着有耐高温涂层的锆/钛双金属板坯按照锆面与锆面相对的方式两两组装在一起，然后对组装后的锆/钛双金属板坯的边部进行焊接，得到组焊后的锆/钛双金属板坯；所述耐高温涂层为三氧化二铝涂层；
步骤三、锆/钛双金属板坯的轧制：将步骤二中组焊后的锆/钛双金属板坯在温度为700℃的条件下加热20min，然后将加热后的锆/钛双金属板坯移至热轧机上进行四道次轧制，轧制过程中控制轧制温度为700℃，轧制的道次压下量依次为18mm、10mm、5mm和3mm，切除轧制后的锆/钛双金属板坯边部的焊缝使组焊在一起的锆/钛双金属板坯分开，得到规格为10/2mm×2600mm×7800mm的锆/钛双金属板材(锆层厚度10mm，钛层厚度2mm)；
步骤四、锆/钛双金属板材的表面处理：采用十一辊矫直机对步骤三中所述锆/钛双金属板材进行板形校平处理，然后采用氢氧化钠和硝酸钠的熔融混合物在600℃条件下对经板形校平处理后的锆/钛双金属板材蚀洗15min，再将蚀洗后的锆/钛双金属板材置于温度为80℃的硫酸溶液中进行酸洗，去除锆/钛双金属板材表面的氧化皮；所述熔融混合物中氢氧化钠的质量浓度为70％，硝酸钠的质量浓度为30％；所述硫酸溶液的质量浓度为12％；
步骤五、锆/钛双金属板材的拼焊：在步骤四中酸洗后的锆/钛双金属板材的待拼焊端的钛层上机加工U形坡口，并使U形坡口的钝边位于锆层上，然后对两张机加工有U形坡口的锆/钛双金属板材拼焊成规格为10/2mm×5200mm×7800mm的锆/钛双金属板材；所述钝边的厚度为8mm，所述拼焊的具体过程为：先采用等离子焊接进行打底焊，然后采用手工氩弧焊填充U型坡口直至焊缝高于钛层1.5mm；
步骤六、锆/钢复合板的爆炸焊接：以规格为140mm×5200mm×7800mm的钢板为基层，步骤五中拼焊后的锆/钛双金属板材为复层，对钢板的待复合面和锆/钛双金属板材的待复合面分别进行表面处理至表面粗糙度均不大于2μm，采用平行安装法对表面处理后的钢板和锆/钛双金属板材进行安装组配，然后在锆/钛双金属板材的锆面均匀涂刷一层沥青使得爆炸焊接过程中锆面不被烧伤，接着在锆/钛双金属板材表面均匀布置乳化炸药，对钢板和锆/钛双金属板材进行爆炸焊接得到锆/钢复合板；所述安装组配的方法为：将钢板水平放置在地基上，在钢板上均匀设置多个高度为6mm的钛棒，然后将锆/钛双金属板材置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为600mm；所述乳化炸药的厚度为40mm；
步骤七、锆/钢复合板的退火和校平：对步骤六中制备的锆/钢复合板进行退火处理，空冷后再进行校平处理，切割得到规格为10/2/140mm×5190mm×7800mm的锆/钢复合板成品(锆层厚度10mm，钛层厚度2mm，钢层厚度140mm)；所述退火处理的温度为620℃，退火处理的时间为2h。
对本实施例制备的锆/钢复合板进行剪切性能检验，锆/钢复合板品质优良，弯曲试验结合界面不出现分层，结合率达99.8％以上，剪切强度不小于205MPa，满足ASTM B898要求，且锆板原有的性能不改变，耐腐蚀性能、抗疲劳性能不降低。
实施例3
本实施例的锆/钢复合板包括基层钢板和覆层锆板，以及位于基层钢板和覆层锆板之间的钛板，制备方法包括以下步骤：
步骤一、锆/钛双金属板坯的爆炸焊接：以规格为62mm×2600mm×1950mm的锆板作为基层，规格为8mm×2600mm×1950mm的钛板作为复层，采用平行安装法对锆板和钛板进行安装组配，然后在钛板表面均匀涂刷一层沥青使得爆炸焊接过程中钛板表面不被烧伤，接着在钛板表面均匀布置乳化炸药，对锆板和钛板进行爆炸焊接得到锆/钛双金属板坯；所述锆板的待复合面和钛板的待复合面的表面粗糙度均不大于2μm；所述安装组配的方法为：将锆板水平放置在地基上，在锆板上均匀设置多个高度为20mm的钛棒，然后将钛板置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为1000mm；所述乳化炸药的厚度为80mm；
步骤二、锆/钛双金属板坯的组焊：在步骤一中制备的锆/钛双金属板坯的锆面均匀覆着耐高温涂层，将覆着有耐高温涂层的锆/钛双金属板坯按照锆面与锆面相对的方式两两组装在一起，然后对组装后的锆/钛双金属板坯的边部进行焊接，得到组焊后的锆/钛双金属板坯；所述耐高温涂层为三氧化二铝涂层；
步骤三、锆/钛双金属板坯的轧制：将步骤二中组焊后的锆/钛双金属板坯在温度为920℃的条件下加热10min，然后将加热后的锆/钛双金属板坯移至热轧机上进行五道次轧制，轧制过程中控制轧制温度为920℃，轧制的道次压下量依次为45mm、30mm、20mm、13mm和8mm，切除轧制后的锆/钛双金属板坯边部的焊缝使组焊在一起的锆/钛双金属板坯分开，得到规格为10.6/1.4mm×2600mm×7800mm的锆/钛双金属板材(锆层厚度10.6mm，钛层厚度1.4mm)；
步骤四、锆/钛双金属板材的表面处理：采用十一辊矫直机对步骤三中所述锆/钛双金属板材进行板形校平处理，然后采用氢氧化钠和硝酸钠的熔融混合物在400℃条件下对经板形校平处理后的锆/钛双金属板材蚀洗20min，再将蚀洗后的锆/钛双金属板材置于温度为60℃的硫酸溶液中进行酸洗，去除锆/钛双金属板材表面的氧化皮；所述熔融混合物中氢氧化钠的质量浓度为80％，硝酸钠的质量浓度为20％；所述硫酸溶液的质量浓度为18％；
步骤五、锆/钛双金属板材的拼焊：在步骤四中酸洗后的锆/钛双金属板材的待拼焊端的钛层上机加工U形坡口，并使U形坡口的钝边位于锆层上，然后对两张机加工有U形坡口的锆/钛双金属板材拼焊成规格为10.6/1.4mm×5200mm×7800mm的锆/钛双金属板材；所述钝边的厚度为6mm，所述拼焊的具体过程为：先采用等离子焊接进行打底焊，然后采用手工氩弧焊填充U型坡口直至焊缝高于钛层1mm；
步骤六、锆/钢复合板的爆炸焊接：以规格为110mm×5200mm×7800mm的钢板为基层，步骤五中拼焊后的锆/钛双金属板材为复层，对钢板的待复合面和锆/钛双金属板材的待复合面分别进行表面处理至表面粗糙度均不大于2μm，采用平行安装法对表面处理后的钢板和锆/钛双金属板材进行安装组配，然后在锆/钛双金属板材的锆面均匀涂刷一层沥青使得爆炸焊接过程中锆面不被烧伤，接着在锆/钛双金属板材表面均匀布置乳化炸药，对钢板和锆/钛双金属板材进行爆炸焊接得到锆/钢复合板；所述安装组配的方法为：将钢板水平放置在地基上，在钢板上均匀设置多个高度为12mm的钛棒，然后将锆/钛双金属板材置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为1000mm；所述乳化炸药的厚度为120mm；
步骤七、锆/钢复合板的退火和校平：对步骤六中制备的锆/钢复合板进行退火处理，空冷后再进行校平处理，切割得到规格为10.6/1.4/110mm×5180mm×7800mm的锆/钢复合板成品(锆层厚度10.6mm，钛层厚度1.4mm，钢层厚度110mm)；所述退火处理的温度为500℃，退火处理的时间为4h。
对本实施例制备的锆/钢复合板进行剪切性能检验，锆/钢复合板品质优良，弯曲试验结合界面不出现分层，结合率达99.8％以上，剪切强度不小于202MPa，满足ASTM B898要求，且锆板原有的性能不改变，耐腐蚀性能、抗疲劳性能不降低。
实施例4
本实施例的锆/钢复合板包括基层钢板和覆层锆板，以及位于基层钢板和覆层锆板之间的钛板，制备方法包括以下步骤：
步骤一、锆/钛双金属板坯的爆炸焊接：以规格为12mm×1050mm×760mm的锆板作为基层，规格为3mm×1050mm×760mm的钛板作为复层，采用平行安装法对锆板和钛板进行安装组配，然后在钛板表面均匀涂刷一层机油使得爆炸焊接过程中钛板表面不被烧伤，接着在钛板表面均匀布置乳化炸药，对锆板和钛板进行爆炸焊接得到锆/钛双金属板坯；所述锆板的待复合面和钛板的待复合面的表面粗糙度均不大于2μm；所述安装组配的方法为：将锆板水平放置在地基上，在锆板上均匀设置多个高度为4mm的钛棒，然后将钛板置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为300mm；所述乳化炸药的厚度为20mm；
步骤二、锆/钛双金属板坯的组焊：在步骤一中制备的锆/钛双金属板坯的锆面均匀覆着耐高温涂层，将覆着有耐高温涂层的锆/钛双金属板坯按照锆面与锆面相对的方式两两组装在一起，然后对组装后的锆/钛双金属板坯的边部进行焊接，得到组焊后的锆/钛双金属板坯；所述耐高温涂层为三氧化二铝涂层；
步骤三、锆/钛双金属板坯的轧制：将步骤二中组焊后的锆/钛双金属板坯在温度为800℃的条件下加热15min，然后将加热后的锆/钛双金属板坯移至热轧机上进行四道次轧制，轧制过程中控制轧制温度为800℃，轧制的道次压下量依次为10mm、6mm、4mm、2mm和2mm，切除轧制后的锆/钛双金属板坯边部的焊缝使组焊在一起的锆/钛双金属板坯分开，得到规格为2/1mm×1050mm×760mm的锆/钛双金属板材(锆层厚度2mm，钛层厚度1mm)；
步骤四、锆/钛双金属板材的表面处理：采用十一辊矫直机对步骤三中所述锆/钛双金属板材进行板形校平处理，然后采用氢氧化钠和硝酸钠的熔融混合物在450℃条件下对经板形校平处理后的锆/钛双金属板材蚀洗15min，再将蚀洗后的锆/钛双金属板材置于温度为65℃的硫酸溶液中进行酸洗，去除锆/钛双金属板材表面的氧化皮；所述熔融混合物中氢氧化钠的质量浓度为75％，硝酸钠的质量浓度为25％；所述硫酸溶液的质量浓度为16％；
步骤五、锆/钛双金属板材的拼焊：在步骤四中酸洗后的锆/钛双金属板材的待拼焊端的钛层上机加工U形坡口，并使U形坡口的钝边位于锆层上，然后对六张机加工有U形坡口的锆/钛双金属板材拼焊成规格为2/1mm×2100mm×2280mm的锆/钛双金属板材；所述钝边的厚度为6mm，所述拼焊的具体过程为：先采用等离子焊接进行打底焊，然后采用手工氩弧焊填充U型坡口直至焊缝高于钛层1.2mm；
步骤六、锆/钢复合板的爆炸焊接：以规格为50mm×2100mm×2280mm的钢板为基层，步骤五中拼焊后的锆/钛双金属板材为复层，对钢板的待复合面和锆/钛双金属板材的待复合面分别进行表面处理至表面粗糙度均不大于2μm，采用平行安装法对表面处理后的钢板和锆/钛双金属板材进行安装组配，然后在锆/钛双金属板材的锆面均匀涂刷一层沥青使得爆炸焊接过程中锆面不被烧伤，接着在锆/钛双金属板材表面均匀布置乳化炸药，对钢板和锆/钛双金属板材进行爆炸焊接得到锆/钢复合板；所述安装组配的方法为：将钢板水平放置在地基上，在钢板上均匀设置多个高度为8mm的钛棒，然后将锆/钛双金属板材置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为400mm；所述乳化炸药的厚度为40mm；
步骤七、锆/钢复合板的退火和校平：对步骤六中制备的锆/钢复合板进行退火处理，空冷后再进行校平处理，切割得到规格为2/1/50mm×2180mm×2250mm的锆/钢复合板成品(锆层厚度2mm，钛层厚度1mm，钢层厚度50mm)；所述退火处理的温度为550℃，退火处理的时间为3h。
对本实施例制备的锆/钢复合板进行剪切性能检验，锆/钢复合板品质优良，弯曲试验结合界面不出现分层，结合率达99.8％以上，剪切强度不小于220MPa，满足ASTM B898要求，且锆板原有的性能不改变，耐腐蚀性能、抗疲劳性能不降低。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种锆/钢复合板的制备方法，所制备的锆/钢复合板包括基层钢板和覆层锆板，以及位于基层钢板和覆层锆板之间的钛板，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、锆/钛双金属板坯的爆炸焊接：以锆板作为基层，钛板作为复层，采用平行安装法对锆板和钛板进行安装组配，然后在钛板表面均匀涂刷一层保护层使得爆炸焊接过程中钛板表面不被烧伤，接着在钛板表面均匀布置乳化炸药，对锆板和钛板进行爆炸焊接得到锆/钛双金属板坯；
步骤二、锆/钛双金属板坯的组焊：在步骤一中制备的锆/钛双金属板坯的锆面均匀覆着耐高温涂层，将覆着有耐高温涂层的锆/钛双金属板坯按照锆面与锆面相对的方式两两组装在一起，然后对组装后的锆/钛双金属板坯的边部进行焊接，得到组焊后的锆/钛双金属板坯；
步骤三、锆/钛双金属板坯的轧制：将步骤二中组焊后的锆/钛双金属板坯在温度为700℃～920℃的条件下加热10min～20min，然后将加热后的锆/钛双金属板坯移至热轧机上进行轧制，切除轧制后的锆/钛双金属板坯边部的焊缝，得到厚度为3mm～12mm的锆/钛双金属板材；
步骤四、锆/钛双金属板材的表面处理：采用十一辊矫直机对步骤三中所述锆/钛双金属板材进行板形校平处理，然后采用氢氧化钠和硝酸钠的熔融混合物在400℃～600℃条件下对经板形校平处理后的锆/钛双金属板材蚀洗15min～20min，再将蚀洗后的锆/钛双金属板材置于温度为60℃～80℃的硫酸溶液中进行酸洗，去除锆/钛双金属板材表面的氧化皮；所述熔融混合物中氢氧化钠的质量浓度为70％～80％，硝酸钠的质量浓度为20％～30％；所述硫酸溶液的质量浓度为12％～18％；
步骤五、锆/钛双金属板材的拼焊：在步骤四中酸洗后的锆/钛双金属板材的待拼焊端的钛层上机加工U形坡口，并使U形坡口的钝边位于锆层上，然后对机加工有U形坡口的锆/钛双金属板材进行拼焊；
步骤六、锆/钢复合板的爆炸焊接：以钢板为基层，以步骤四中酸洗后的锆/钛双金属板材或步骤五中拼焊后的锆/钛双金属板材为复层，采用平行安装法对钢板和锆/钛双金属板材进行安装组配，然后在锆/钛双金属板材的锆面均匀涂刷一层保护层使得爆炸焊接过程中锆面不被烧伤，接着在锆/钛双金属板材表面均匀布置乳化炸药，对钢板和锆/钛双金属板材进行爆炸焊接得到锆/钢复合板；
步骤七、锆/钢复合板的退火和校平：对步骤六中制备的锆/钢复合板进行退火处理，空冷后再进行校平处理，得到锆/钢复合板成品。
2.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述锆板的待复合面和钛板的待复合面的表面粗糙度均不大于2μm，锆板的厚度为12mm～62mm，钛板的厚度为3mm～8mm；步骤一中所述安装组配的方法为：将锆板水平放置在地基上，在锆板上均匀设置多个高度为4mm～20mm的钛棒，然后将钛板置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为200mm～1000mm。
3.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述乳化炸药的厚度为20mm～80mm。
4.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述耐高温涂层为三氧化二铝涂层。
5.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述轧制过程中控制轧制温度为700℃～920℃，轧制的道次压下量为2mm～45mm。
6.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述钝边的厚度不大于8mm，所述拼焊的具体过程为：先采用等离子焊接进行打底焊，然后采用手工氩弧焊填充U型坡口直至焊缝高于钛层1mm～1.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤六中所述安装组配之前对钢板的待复合面和锆/钛双金属板材的待复合面分别进行表面处理至表面粗糙度均不大于2μm；步骤六中所述安装组配的方法为：将钢板水平放置在地基上，在钢板上均匀设置多个高度为6mm～12mm的钛棒，然后将锆/钛双金属板材置于钛棒上，相邻两个钛棒之间的间距为200mm～1000mm。
8.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤六中所述乳化炸药的厚度为40mm～120mm。
9.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤六中所述保护层均为机油或沥青。
10.根据权利要求1所述的一种锆/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤七中所述退火处理的温度为500℃～620℃，退火处理的时间为2h～4h。
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