CN105478990B - 一种超薄铌‑锆金属复合板贴条的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄铌‑锆金属复合板贴条的制备方法，在待复合铌——锆板搭接时保持一定间隙；在铌板上铺设炸药层，炸药层等量均匀的铺放在铌板上，控制炸药剂量，使爆炸复合过程中铌板能在炸药能量的作用下由上向下做加速运动，导致铌板在做加速运动的过程中在与锆板碰撞时形成一定的弯折角，进而使铌板与锆板进行复合。本发明充分利用了金属复合板的优势，使铌板与锆板进行搭接，铌锆贴条代替了钽锆贴条，这样铌和钽焊接，锆和锆焊接保证焊接质量，不会出现腐蚀。在达到在不降低使用效果的前提下节约资源、降低成本的效果。

Description

一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法
技术领域
本发明涉及复合板制造领域，尤其是一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法。
背景技术
爆炸焊接金属复合板是指在一层金属上覆以另外一种或者多种金属的板子，已达到在不降低使用效果(防腐性能、机械强度等)的前提下节约资源、降低成本的效果。复合材料按外观可分为复合板、复合管、复合棒等。主要应用在防腐、压力容器制造，电建、石化、医药、轻工、汽车等行业。
国内目前我国部分压力容器反应釜有一段是锆钛钢，有一段是钽钛钢。这两段对接的时候如果直接用焊接的方法，其结合强度、力学性能总是达不到预期的效果，容易造成腐蚀或者泄露。因此必须开发新的材料来代替或者对原有的工艺进行改进。目前国内对超薄复合板的爆炸复合研究仍然是一片空白，因此必须自主创新，研发超薄复合板的爆炸焊接的方法来解决目前我国对超薄复合板方向的需求。
钽和铌是英国化学家查尔斯·哈切特与瑞典化学家艾克贝格在1801年和1802年先后发现的。钽铌铁矿是钽和铌的主要矿石，在钨矿和某些稀土矿中也有少量的钽和铌存在。钽却呈银白色，铌的外表很象钢。钽和铌都是高熔点金属，它们的熔点分别为2996℃和2468℃。钽和铌的化学性质极其稳定，不仅不怕硝酸、盐酸，也不怕王水。钽富有延展性，可以拉成比头发丝还要细的钽丝，或者碾成比纸还要薄的钽箔。钽和铌都具有抗压、耐磨损的特性，也都是卓越的超导材料。
铌是灰白色金属，熔点2468℃，沸点4742℃，密度8.57克/立方厘米。室温下铌在空气中稳定，在氧气中红热时也不被完全氧化。铌金属室温下在空气中是极其稳定的，不与空气作用。虽然它在单质状态下的熔点较高，但其密度却比其他难熔金属低。铌还能抵御各种侵蚀，并能形成介电氧化层。具有较高的强度和良好的塑性加工性能，抗氧性和抗碱金属腐蚀性能好，适合作为压力容器的外壁贴条与锆板之间的爆炸复合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种能在压力容器反应釜外壁复合耐腐蚀材料、复合效果好、成本低、延长使用寿命的基础上增加压力容器的安全性的超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选择地基夯实的区域，垫上100mm厚的粗沙，然后摆放事先准备好的碳钢垫板，然后再在碳钢垫板上摆放木板条垫块；
步骤二、在木板条垫块上摆放2mm厚的锆板，并用清洁剂对锆板的待结合面进行清理，然后再摆放4mm厚的间隙板，在锆板的另一边摆放上事先准备好的6mm厚的木板条垫块以作支撑，然后把已经用清洁剂清洗过的1.2mm厚的铌板平齐的摆放在间隙板与木板条垫块上；
步骤三、对铌板的边缘用纤维板进行固定，将炸药轻倒在铌板上形成炸药层，在布药的同时注意炸药不能洒在铌板与锆板之间，最后在铌板的中间安放雷管，完成准备工作；
步骤四、引爆雷管，雷管和炸药层形成的爆轰波从底部向上口传播，爆轰波射流向铌板的两端和两边侧口排出，炸药层瞬间产生的能量使铌板做加速运动，使铌板向下运动与锆板碰撞形成新的冶金结合，进而使铌板与锆板进行爆炸复合，搭接成功，制得超薄铌-锆金属复合板。
优选的，间隙板材料为软铜。
优选的，炸药层布药均匀。
优选的，铌板与锆板搭接处之间的抗剪切强度≥210Mpa。
优选的，炸药为改性铵油炸药。
进一步的，炸药参数如下：爆速≥3200m/s，爆热≥4000KJ/Kg，爆温为2654℃，爆压为519Mpa，密度为0.75～0.90g/㎝3，猛度铅柱压缩值≥15mm。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过爆炸焊接的方法将金属材料铌板通过爆炸焊接的方式搭接在锆板上，铌板与锆板之间的爆炸复合搭接是利用铌与锆同时具有高熔点、高沸点且耐腐蚀等特点。爆炸复合过程中铌板在炸药能量的作用下依次锆板加速运动，并形成一定的弯折角，使铌板与锆板间形成有效结合。在复合过程中要对炸药量须严格控制的同时对炸药的性能也严格的控制，既能使爆炸瞬间铌板在加速运动过程中产生弯折角产生焊接射流同时也要防止铌板与锆板碰撞后能量过大，产生切边。
本发明具有能克服超薄铌——锆板的爆炸复合搭接，作为反应釜外壁贴条、复合效果好、成本低、同时很好的解决了焊接方法强度不高等容易腐蚀的问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明搭接时的结构示意图。
其中，1-铌板，2-锆板，3-木板条垫块，4-碳钢垫板，5-间隙板，6-炸药。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明公开一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、选择地基夯实的区域，垫上100mm厚的粗沙，然后摆放事先准备好的碳钢垫板4，然后再在碳钢垫板4上摆放木板条垫块3；
步骤二、在木板条垫块3上摆放2mm厚的锆板2，并用清洁剂对锆板2的待结合面进行清理，然后再摆放4mm厚材质为软铜的间隙板5，在锆板2的另一边摆放上事先准备好的6mm厚的木板条垫块3以作支撑，然后把已经用清洁剂清洗过的1.2mm厚的铌板1平齐的摆放在间隙板5与木板条垫块3上；
步骤三、对铌板1的边缘用纤维板进行固定，将改性铵油炸药均匀轻倒在铌板1上形成炸药层，在布药的同时注意炸药不能洒在铌板1与锆板2之间，最后在铌板1的中间安放雷管，完成准备工作；
步骤四、引爆雷管，雷管和炸药层形成的爆轰波从底部向上口传播，爆轰波射流向铌板1的两端和两边侧口排出，炸药层瞬间产生的能量使铌板1做加速运动，使铌板1向下运动与锆板2碰撞形成新的冶金结合，进而使铌板1与锆板2进行爆炸复合，搭接成功，制得超薄铌-锆金属复合板。
铌板与锆板搭接处之间的抗剪切强度≥210Mpa。
炸药参数如下：爆速≥3200m/s，爆热≥4000KJ/Kg，爆温为2654℃，爆压为519Mpa，密度为0.75～0.90g/㎝3，猛度铅柱压缩值≥15mm。
对炸药的使用量进行严格的控制，使炸药能量不会过大或者过小，防止铌板与锆板产生切边与不贴合，雷管在炸药中心起爆，爆轰波从铌板的中心向两端及两边侧口传播，爆轰波形成的射流向铌板的两端部和两边侧口排出，炸药瞬间产生的能量使铌板与锆板形成新的冶金结合，同时炸药能量部会把铌板的边缘剪切掉，爆炸复合后，取样，对铌——锆搭接板进行力学性能实验，按《NB/T47003.2-2009固体料仓》标准进行了剪切强度检测，剪切强度τb≥210Mpa，符合工况要求。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选择地基夯实的区域，垫上100mm厚的粗沙，然后摆放事先准备好的碳钢垫板，然后再在碳钢垫板上摆放木板条垫块；
步骤二、在木板条垫块上摆放2mm厚的锆板，并用清洁剂对锆板的待结合面进行清理，然后再摆放4mm厚的间隙板，在锆板的另一边摆放上事先准备好的6mm厚的木板条垫块以作支撑，然后把已经用清洁剂清洗过的1.2mm厚的铌板平齐的摆放在间隙板与木板条垫块上；
步骤三、对铌板的边缘用纤维板进行固定，将炸药轻倒在铌板上形成炸药层，在布药的同时注意炸药不能洒在铌板与锆板之间，最后在铌板的中间安放雷管，完成准备工作；
步骤四、引爆雷管，雷管和炸药层形成的爆轰波从底部向上口传播，爆轰波射流向铌板的两端和两边侧口排出，炸药层瞬间产生的能量使铌板做加速运动，使铌板向下运动与锆板碰撞形成新的冶金结合，进而使铌板与锆板进行爆炸复合，搭接成功，制得超薄铌-锆金属复合板。
2.根据权利要求1所述一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法，其特征在于,间隙板材料为软铜。
3.根据权利要求1所述一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法，其特征在于，炸药层布药均匀。
4.根据权利要求1所述一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法，其特征在于，铌板与锆板搭接处之间的抗剪切强度≥210Mpa。
5.根据权利要求1所述一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法，其特征在于，炸药为改性铵油炸药。
6.根据权利要求1所述一种超薄铌-锆金属复合板贴条的制备方法，其特征在于，炸药参数如下：爆速≥3200m/s，爆热≥4000KJ/Kg，爆温为2654℃，爆压为519Mpa，密度为0.75～0.90g/㎝3，猛度铅柱压缩值≥15mm。
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