CN114393036A - 钛铝复合板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛铝复合板的制备方法，属于材料领域。钛铝复合板的制备方法：a.将钛板和铝板进行表面处理；b.将钛板和铝板以铝‑钛‑钛‑铝的方式叠放后进行冷轧，得到复合板；c.将复合板进行热处理后冷却，得到钛铝复合板；步骤a中，钛板为TA4、TA5、TA11中任意一种，铝板为5A12、5A13、5A30、5A33、5A41、5A43、5005中任意一种。本发明提供的钛铝复合板的制备方法与传统轧制法相比，流程简化，工艺简单，便于操作，适合工业大规模生产；采用本发明方法制备得到的钛铝复合板具有优异的界面结合强度，板形良好，成材率高，可有效解决现有钛铝复合板制备方法工序较为复杂的问题。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种钛铝复合板的制备方法。
背景技术
金属复合板做为单一稀贵金属的代用品，有着节约贵金属使用量、降低50％～70％制造成本的明显优势。金属复合板的复层材料可以选择钛、不锈钢、镍、铜等稀贵金属，基层可以选择钢、铝等便宜金属。金属复合板同时还兼具了钛金属及基层金属的性能优势，具有抗腐蚀、轻量化、高强度、耐高温冲击等优点。
金属复合板的制备方法可分为冶金结合方法、固相结合方法、连接结合方法以及化学结合方法。其中，主流市场主要使用固相结合方法，但该方法的工序较为复杂，产品界面结合强度较差。爆炸复合法工艺简单、投资小、应用广泛，产品界面结合强度高，但由于该方法会对环境产生污染，近年来许多爆炸厂被迫关闭。轧制复合成为大规模制备金属复合板的必然趋势。
钛铝复合板兼具了钛金属和铝金属的优点，可广泛应用于制作航空航天、高层建筑等领域，用于制作各类结构件或装饰件等，需求量巨大。因此，开发一种价格低廉、工序简单的钛铝复合板制备方法势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有钛铝复合板制备方法工序较为复杂，产品界面结合强度较差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钛铝复合板的制备方法，具体包括如下步骤：
a.将钛板和铝板进行表面处理，控制处理后的钛板和铝板表面粗糙度为3-5μm；
b.将步骤a处理后的钛板和铝板以铝-钛-钛-铝的方式叠放后进行冷轧，轧制为单道次轧制，控制轧制变形量为30-50％，得到复合板；
c.将步骤b得到的复合板进行热处理后冷却，控制热处理温度为400-500℃，得到钛铝复合板；
步骤a中，钛板为TA4、TA5、TA11中任意一种，铝板为5A12、5A13、5A30、5A33、5A41、5A43、5005中任意一种。
上述步骤a中，所述表面处理为将钛板和铝板用电动钢丝轮清刷。
上述步骤b中，控制轧制变形量为40-50％。
上述步骤c中，控制热处理温度为400-450℃。
上述步骤c中，热处理保温时间为2-60min，热处理气氛为空气。
上述步骤c中，冷却方式为随炉冷却。
上述步骤c中，将冷却后的复合板切头去尾，得到钛铝复合板。
钛铝复合板，由上述钛铝复合板的制备方法制得。
具有防腐要求的结构件、装饰板，由上述钛铝复合板制得。
本发明的有益效果是：本发明的钛铝复合板的制备方法通过简单的工艺流程以及对各个工序中的参数的精确控制，就能得到优质的钛铝复合板。本发明通过控制原料表面粗糙度为3-5μm，为后续轧制时提供了足够充足的接触面，增加了截面的结合面积，为后续轧制及热处理过程中的形核提供更充足的点位。本发明的方法限定了钛板和铝板的种类，这些钛板和铝板中的次要元素如铜、镁、镍、锌、铬等虽然含量较低，但是通过30-50％的变形量和400-500℃特定热处理区间范围内可以与钛、铝元素快速进行界面反应，生成复杂的固溶型钛铝化合物，使得钛铝复合板界面结合强度高，界面结合紧密。
本发明提供的钛铝复合板的制备方法与传统轧制法相比，流程简化，工艺简单，便于操作，适合工业大规模生产。采用本发明方法制备得到的钛铝复合板具有优异的界面结合强度，板形良好，成材率高。
具体实施方式
本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
钛铝复合板的制备方法，具体包括如下步骤：
a.将钛板和铝板进行表面处理，控制处理后的钛板和铝板粗糙度为3-5μm；
b.将步骤a处理后的钛板和铝板以铝-钛-钛-铝的方式叠放后进行冷轧，轧制为单道次轧制，控制轧制变形量为30-50％，得到复合板；
c.将步骤b得到复合板进行热处理后冷却，控制热处理温度为400-500℃，得到钛铝复合板；
步骤a中，钛板为TA4、TA5、TA11中的任意一种，铝板为5A12、5A13、5A30、5A33、5A41、5A43、5005中的一种。
优选的是，上述步骤a中，所述表面处理为将钛板和铝板用电动钢丝轮清刷。
材料表面粗糙度过小，则表面接触面积不足，容易导致界面结合力弱；表面粗糙度过大，界面之间距离过大，也容易导致复合板界面结合不紧密。为了保证后续轧制时有足够充足的接触面积，为后续轧制及热处理过程中的形核提供更充足的点位，因此本发明优选，表面处理后的钛板和铝板粗糙度为3-5μm。
优选的，上述步骤b中，控制轧制变形量为40-50％。
为了保证更好的热处理效果，因此优选的是，上述步骤c中，控制热处理温度为400-450℃，热处理时间为2min-1h，热处理气氛为空气；冷却方式为随炉冷却；将冷却后的复合板切头去尾，得到钛铝复合板。
钛铝复合板，由上述钛铝复合板的制备方法制得。
具有防腐要求的结构件、装饰板，由上述钛铝复合板制得。
下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
实施例
本发明提供3组采用本发明的钛铝复合板的制备方法制备钛铝复合板的实施例，具体实验步骤如下：
a.将钛板和铝板表面经过电动钢丝轮进行去除氧化膜处理，具体实验参数如下；
实施例1中采用TA4钛板(尺寸：0.5mm厚×800mm宽×1000mm长)和5005铝板(尺寸：4mm厚×800mm宽×900mm长)，经过表面处理后表面粗糙度为：3μm；
实施例2中采用TA5钛板(尺寸：2mm厚×600mm宽×1000mm长)和5A41铝板(尺寸：6mm厚×600mm宽×900mm长)，经过表面处理后表面粗糙度为：4μm；
实施例3中采用TA11钛板(尺寸：1.6mm厚×800mm宽×1000mm长)和5A30铝板(尺寸：8mm厚×800mm宽×800mm长)，经过表面处理后表面粗糙度为：3μm；
b.将步骤a处理后的钛板和铝板以铝-钛-钛-铝的方式叠放后直接放入轧机中进行单次冷轧，得到复合板；
实施例1控制变形量为40％，轧后复合板厚度为2.7mm；
实施例2控制变形量为50％，轧后复合板厚度为4.0mm；
实施例3控制变形量为50％，轧后复合板厚度为4.8mm；
c.将步骤b得到复合板在空气气氛下进行热处理后随炉冷却，切头去尾后，得到钛铝复合板；
实施例1热处理保温温度为420℃，保温时间为10min；
实施例2热处理保温温度为400℃，保温时间为20min；
实施例3热处理保温温度为410℃，保温时间为5min。
分别取一定尺寸的实施例1-3制备得到的钛铝复合板样品，进行抗剪、抗弯等力学测试，结果如表1所示。
本发明提供2组对比例，具体实验步骤如下：
a.将钛板和铝板表面经过电动钢丝轮进行去除氧化膜处理，具体实验参数如下；
对比例1中采用TA1钛板(尺寸：0.5mm厚×800mm宽×1000mm长)和5005铝板(尺寸：4mm厚×800mm宽×900mm长)，经过表面处理后表面粗糙度为：3μm；
对比例2中采用TA5钛板(尺寸：2mm厚×600mm宽×1000mm长)和5A41铝板(尺寸：6mm厚×600mm宽×900mm长)，经过表面处理后表面粗糙度为：4μm；
b.将步骤a处理后的钛板和铝板以铝-钛-钛-铝的方式叠放后直接放入轧机中进行单次冷轧，得到复合板；
对比例1控制变形量为40％，轧后复合板厚度为2.7mm；
对比例2控制变形量为20％，轧后复合板厚度为6.4mm；
c.将步骤b得到复合板在空气气氛下进行热处理后随炉冷却，切头去尾后，得到钛铝复合板；
对比例1热处理保温温度为420℃，保温时间为10min；
对比例2热处理保温温度为400℃，保温时间为20min。
分别取一定尺寸的对比例1-2制备得到的钛铝复合板样品，进行抗剪、抗弯等力学测试，结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-2钛铝复合板性能测定结果
其中，实施例1和对比例1均为超薄板，无法测试其抗剪强度和抗拉强度。由实施例1-3和对比例1-2对比可知，采用本发明的钛铝复合板的制备方法制备的钛铝复合板具有优异的剥离强度和抗弯能力，本申请选用的原材料需要和特定的工艺控制参数搭配，任意更改一方都无法达到本申请的实验效果。
Claims (10)
1.钛铝复合板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.将钛板和铝板进行表面处理，控制处理后的钛板和铝板表面粗糙度为3-5μm；
b.将步骤a处理后的钛板和铝板以铝-钛-钛-铝的方式叠放后进行冷轧，轧制为单道次轧制，控制轧制变形量为30-50％，得到复合板；
c.将步骤b得到的复合板进行热处理后冷却，控制热处理温度为400-500℃，得到钛铝复合板；
步骤a中，钛板为TA4、TA5、TA11中任意一种，铝板为5A12、5A13、5A30、5A33、5A41、5A43、5005中任意一种。
2.根据权利要求1所述的钛铝复合板的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述表面处理为将钛板和铝板用电动钢丝轮清刷。
3.根据权利要求1所述的钛铝复合板的制备方法，其特征在于：步骤b中，控制轧制变形量为40-50％。
4.根据权利要求1所述的钛铝复合板的制备方法，其特征在于：步骤c中，控制热处理温度为400-450℃。
5.根据权利要求1所述的钛铝复合板的制备方法，其特征在于：步骤c中，热处理保温时间为2-60min。
6.根据权利要求1所述的钛铝复合板的制备方法，其特征在于：步骤c中，热处理气氛为空气。
7.根据权利要求1所述的钛铝复合板的制备方法，其特征在于：步骤c中，冷却方式为随炉冷却。
8.根据权利要求1所述的钛铝复合板的制备方法，其特征在于：步骤c中，将冷却后的复合板切头去尾，得到钛铝复合板。
9.钛铝复合板，其特征在于：由权利要求1-8所述的钛铝复合板的制备方法制得。
10.具有防腐要求的结构件、装饰板，其特征在于：由权利要求9所述的钛铝复合板制得。
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