CN109967964A - 一种锆钢复合板组坯及其制作方法 - Google Patents

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陈怀刚
葛伟
刘尊慈
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Abstract

本发明公开了一种锆钢复合板组坯及其制作方法，该锆钢复合板组坯依次堆叠顺序为碳钢板、过渡层、锆板、隔离层、锆板、过渡层、碳钢板；本发明采用过渡层的方式避免脆性相的生成和杂质元素的扩散，增加复合材的结合强度；该组坯方法将锆钢复合板组坯待结合层封闭于真空环境，避免材料氧化，便于真空轧制锆钢复合板。

Description

一种锆钢复合板组坯及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种锆钢复合板组坯及其制作方法。
背景技术
目前，锆钢复合板制造方法主要有爆炸复合法和爆炸制坯-轧制法。爆炸复合法通常在常温下进行，指利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法，但由于爆炸复合受自身工艺限制，制作复合板板面较小、生产效率低，且因复合板基板变形较大而仅适用于厚金属板的复合。爆炸-轧制复合法则存在工序复杂、影响复合板结合强度的因素多、能耗大、生产周期长以及制作成本较高等缺点，这一系列的问题极大地限制了该方法的使用。此外，上述两种方法还存在噪音大和污染环境等缺点，不利于环保，故往往需要一个远离人群的工作环境，由此导致某些企业只能选择较为偏僻的地点进行生产，其运输成本等也会随之升高。
现有的锆钢复合板制备方法，结合层处部分元素扩散之后往往会形成脆性相影响复合板的结合强度。
发明内容
发明目的：本发明公开了一种锆钢复合板组坯及其制作方法，该锆钢复合板组坯能够有效地阻止在锆钢复合板制作过程中碳钢板部分元素扩散至锆板中形成脆性相，增加了复合材料结合强度；该制作方法可工业化量产、环保无污染，且能够用于生产板幅大的锆钢复合板。
技术方案：一种锆钢复合板组坯，该锆钢复合板组坯包括依次堆叠的第一碳钢板、过渡层、第一锆板、隔离层、第二锆板、过渡层、第二碳钢板；所述过渡层可以阻止碳钢板与锆板之间部分元素扩散形成脆性材料。
具体的，过渡层包括预过渡层；预过渡层为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或几种。过渡层还包括第一过渡层，第一过渡层为纯钛；第一过渡层设置于预过渡层与锆板之间。
具体的，为了进行下一步的锆钢复合板真空轧制，上述依次堆叠的过渡层、第一锆板、隔离层、第二锆板、过渡层被密封于第一碳钢板和第二碳钢板之间形成的密封空腔内。第一碳钢板和第二碳钢板四周封焊，形成空腔，并预留通气孔焊接通气管，该通气孔位于封焊四角距离侧边50-300mm范围内。
一种锆钢复合板组坯制作方法，包括如下步骤：
步骤1)选择碳钢板、预过渡层、第一过渡层和锆板，将板子剪切至所需尺寸，并对表面做处理；
步骤2)配制隔离剂；
步骤3)将锆板涂抹隔离剂的一面相对放置，并点焊固定；
步骤4)将碳钢板、预过渡层、第一过渡层和锆板依次堆叠放置，叠放顺序依次为：第一碳钢板、预过渡层(21)、第一过渡层(22)、第一锆板、隔离层、第二锆板、第一过渡层(21)、预过渡层(22)、第二碳钢板，所述第一过渡层(21)、预过渡层(22)可以阻止碳钢板与锆板之间部分元素扩散形成脆性材料；
步骤5)沿第一碳钢板和第二碳钢板四周封焊，形成空腔，预留通气孔焊接通气管，所述通气管与空腔相连通；
步骤6)将通气管与真空泵连接，抽真空，密封通气管。
具体的，上述锆钢复合板组坯制作方法中预过渡层为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金选择一种或几种，第一过渡层为纯钛。
上述步骤2)配置隔离剂具体过程为：取目数大于40目的氧化铝粉或氧化镁粉和有机物粉末与水按(2-3)：(1-2)：100的比例混合并搅拌均匀，并涂抹在锆板的非结合面，静止晾干或置于烘箱烘干，烘箱温度不得高于180℃。
上述步骤5)通气孔在封焊四角距离侧边50-300mm范围内。
上述步骤6)抽真空，真空度不大于0.0001MPa。
有益效果：本发明公开的一种锆钢复合板组坯及其制作方法，该锆钢复合板组坯采用过渡层的方式避免脆性相的生成和杂质元素的扩散，增加复合材的结合强度，该制作方法环保无污染，可工业化量产。预过渡层与碳钢板和第一过渡层结合，第一过渡层则分别与预过渡层和锆板结合，由于第一过渡层和锆为同族元素其结合强度较好，并且预过渡层与第一过渡层的结合强度大于锆板与第一过渡层或者与碳钢板直接轧制复合的结合强度，故而该组坯可以使得最终成型的锆钢复合板其剪切强度等性能大大提高。
附图说明
图1为本发明锆钢复合板组坯剖视图；
图2为本发明锆钢复合板组坯制作方法通气管焊接示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种锆钢复合板组坯，该锆钢复合板组坯包括依次堆叠的第一碳钢板1、过渡层2、第一锆板3、隔离层4、第二锆板5、过渡层2、第二碳钢板6。
过渡层2包括预过渡层21；所述预过渡层21为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或几种。过渡层2还包括第一过渡层22，所述第一过渡层22为纯钛；所述第一过渡层22设置于预过渡层21与锆板3之间。过渡层2可以阻止碳钢板与锆板之间部分元素扩散形成脆性材料。例如，可以阻止Fe元素向锆板侧扩散进而与Zr元素结合形成脆性相。
为了使用上述锆钢复合板组坯进行真空轧制，得到锆钢复合板，依次堆叠的过渡层2、第一锆板3、隔离层4、第二锆板5、过渡层2被密封于第一碳钢板1和第二碳钢板6之间形成的密封空腔内。第一碳钢板1和第二碳钢板6四周封焊，形成空腔，并预留通气孔焊接通气管。通气孔位于封焊四角距离侧边50-300mm范围内。
一种锆钢复合板组坯制作方法：
步骤1)选择厚度为100mm的碳钢板、厚度为1.5mm的预过渡层、厚度为1.5mm的第一过渡层和厚度为10mm的锆板，将板子剪切至所需尺寸，并对表面做处理；
步骤2)配制隔离剂，取目数大于40目的氧化铝粉或氧化镁粉和有机物粉末与水按(2-3)：(1-2)：100的比例混合并搅拌均匀，并涂抹在锆板的非结合面，静置晾干或置于烘箱烘干，烘箱温度不得高于180℃；
步骤3)将锆板涂抹隔离剂的一面相对放置，并点焊固定；
步骤4)将碳钢板、预过渡层、第一过渡层和锆板依次堆叠放置，叠放顺序如图1所示依次为：第一碳钢板1、预过渡层21、第一过渡层22、第一锆板3、隔离层4、第二锆板5、第一过渡层21、预过渡层22、第二碳钢板6；
步骤5)沿钢板四周封焊，形成空腔，同时在封焊四角距离侧边50-300mm范围内预留通气孔焊接通气管；
步骤6)将通气管与真空泵连接抽真空，真空度不大于0.0001MPa，密封通气管。

Claims (12)

1.一种锆钢复合板组坯，其特征在于：该锆钢复合板组坯包括依次堆叠的第一碳钢板(1)、过渡层(2)、第一锆板(3)、隔离层(4)、第二锆板(5)、过渡层(2)、第二碳钢板(6)；所述过渡层(2)可以阻止碳钢板与锆板之间部分元素扩散形成脆性材料。
2.根据权利要求1所述的一种锆钢复合板组坯，其特征在于：所述过渡层(2)包括预过渡层(21)；所述预过渡层(21)为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种锆钢复合板组坯，其特征在于：所述过渡层(2)还包括第一过渡层(22)，所述第一过渡层(22)为纯钛；所述第一过渡层(22)设置于预过渡层(21)与锆板(3)之间。
4.根据权利要求1所述的一种锆钢复合板组坯，其特征在于：所述依次堆叠的过渡层(2)、第一锆板(3)、隔离层(4)、第二锆板(5)、过渡层(2)被密封于第一碳钢板(1)和第二碳钢板(6)之间形成的密封空腔内。
5.根据权利要求4所述的一种锆钢复合板组坯，其特征在于：所述第一碳钢板(1)和第二碳钢板(6)四周封焊，形成空腔，并预留通气孔焊接通气管。
6.根据权利要求5所述的一种锆钢复合板组坯，其特征在于：所述通气孔位于封焊四角距离侧边50-300mm范围内。
7.一种锆钢复合板组坯制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1)选择碳钢板、预过渡层、第一过渡层和锆板，将板子剪切至所需尺寸，并对表面做处理；
步骤2)配制隔离剂；
步骤3)将锆板涂抹隔离剂的一面相对放置，并点焊固定；
步骤4)将碳钢板、预过渡层、第一过渡层和锆板依次堆叠放置，叠放顺序依次为：第一碳钢板(1)、预过渡层(21)、第一过渡层(22)、第一锆板(3)、隔离层(4)、第二锆板(5)、第一过渡层(21)、预过渡层(22)、第二碳钢板(6)，所述第一过渡层(21)、预过渡层(22)可以阻止碳钢板与锆板之间部分元素扩散形成脆性材料；
步骤5)沿第一碳钢板和第二碳钢板四周封焊，形成空腔，并预留通气孔焊接通气管，所述通气管与空腔相连通；
步骤6)将通气管与真空泵连接，抽真空，密封通气管。
8.根据权利要求7所述的一种锆钢复合板组坯制作方法，其特征在于：所述预过渡层为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或几种。
9.根据权利要求7所述的一种锆钢复合板组坯制作方法，其特征在于：所述第一过渡层为纯钛。
10.根据权利要求7所述的一种锆钢复合板组坯制作方法，其特征在于：所述步骤2)配置隔离剂具体过程为：取目数大于40目的氧化铝粉或氧化镁粉和有机物粉末与水按(2-3)：(1-2)：100的比例混合并搅拌均匀，并涂抹在锆板的非结合面，静置晾干或置于烘箱烘干，烘箱温度不得高于180℃。
11.根据权利要求7所述的一种锆钢复合板组坯制作方法，其特征在于：所述步骤5)通气孔在封焊四角距离侧边50-300mm范围内。
12.根据权利要求7所述的一种锆钢复合板组坯制作方法，其特征在于：所述步骤6)抽真空，真空度不大于0.0001MPa。
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