[发明专利]一种铝/钛/钢三层复合材料的爆炸焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于金属复合材料技术领域，特别涉及到一种铝/钛/钢复合材料的爆炸焊接方法。

背景技术

爆炸焊接方法是生产金属复合板的主要方法。目前，爆炸焊接法可生产复层为不锈钢、铝及其合金、铜及其合金、镍及其合金、钛及其合金、锆、钽、金、银等与基层为碳素钢及合金结构钢、铜及其合金、不锈钢、镍及其合金等各种组合的复合板。这些复合板大量地应用于石油、化工、冶金、机械、电子、电力、汽车、轻工、宇航、核工业、造船等各工业领域。本发明涉及的铝/钛/钢复合材料在造船、金属冶炼、轨道交通、电力等行业有着广阔的应用前景。尤其在炼铝冶金行业，当工作温度大于300℃时，传统的铝/钢过渡接头的强度就受到很大的影响，主要原因是铝/钢界面容易形成脆性的铁铝金属间化合物。在铝/钢间增加一薄层钛，不但阻断了铁铝间形成金属间化合物，而且由于钛和钢的结合强度高、铝和钛间的结合强度也很高，可以保证由铝/钛/钢复合材料制备的电极在温度大于300℃时使用。然而，由于钛复层的厚度小，在1mm～2mm范围内。这给直接进行钛钢爆炸焊接带来工艺上的困难。另外，直接将大厚度(15mm以上)的铝通过爆炸焊接的方法复合在钛/钢复合板上，铝层的减薄量也比较大，从而导致复合板的生产成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是薄钛复层与钢板爆炸焊接时，工艺参数难以控制，容易导致由于复合能量过大而在钛/钢复合界面出现大量熔化层，进而形成脆性铁钛金属间化合物，最终导致钛/钢复合界面结合强度低劣的问题。本发明的目的是提供一种铝/钛/钢复合材料的爆炸焊接方法，利用该方法制造的铝/钛/钢复合材料具有良好的复合质量。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的铝/钛/钢复合材料的爆炸焊接方法，通过两次爆炸焊接获得。第一次爆炸焊接是将1mm～2mm的钛板和2mm～6mm的铝板置于基层钢板之上，基层钢板的材质为碳素钢或低合金钢，三层金属板之间通过金属支撑物平行分开。炸药布置在铝板表面，通过爆炸焊接获得薄厚度铝层的铝/钛/钢复合材料。

所述的铝/钛/钢复合材料的爆炸焊接方法，第二次爆炸焊接是将第一次爆炸焊接获得的薄厚度铝层的铝/钛/钢复合材料作为基板，铝层上方通过支撑物平行安置厚铝复层，厚铝复层的厚度为12mm～25mm。然后在厚铝复层上直接布置炸药，通过第二次爆炸焊接可获得大厚度铝层的铝/钛/钢复合材料。

本发明的效果和益处是：

1、通过薄铝板、薄钛板与钢板三层一次爆炸焊接，有效地避开了钛板厚度太小带来的参数选择困难问题，避免了钛/钢直接爆炸焊接时产生界面过熔导致复合材料力学性能低劣的问题，也为第二次焊接厚铝降低了难度。

2、通过薄铝板、薄钛板与钢板三层一次爆炸焊接，获得铝/钛/钢界面的高强度结合，并且而为第二次焊接大厚度铝板准备了条件。

3、第二次爆炸焊接属于同种金属之间的爆炸焊接，且由于是低硬度的铝金属，可选择较小的工艺参数，可将铝层的减薄量降到最小。第二次爆炸焊接的铝板厚度可达25mm。

附图说明

图1是第一次薄铝板/薄钛板/钢板的爆炸焊接方法示意图。

图中：1金属支撑物；2工业电雷管；3炸药；4薄铝板；5薄钛板；6钢板。

图2是第二次厚铝板与薄铝板/薄钛板/钢板爆炸复合材料爆炸焊接方法示意图。

图中：1金属支撑物；2工业电雷管；3炸药；7厚铝板；8薄铝板/薄钛板/钢板爆炸复合板。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例1

如图1所示，将薄钛板5两面、薄复层铝板4一面和钢板一面用抛光砂轮打磨去表面氧化皮，露出金属光泽，将钢板6置于沙土地基之上，将复层4和5通过金属支撑物平行置于6之上，其中4的表面砂轮处理过的一面朝下，把炸药3布置在4表面未处理过的一面，炸药为膨化铵油炸药，用8#工业电雷管2起爆，爆炸焊接获得薄铝板/薄钛板/钢板爆炸复合板。

如图2所示，将复合材料8的铝层一面和厚铝板7一面用抛光砂轮打磨去表面氧化皮，将7通过金属支撑物1平行置于8之上。把炸药3布置在7表面未处理过的一面，炸药为膨化铵油炸药，用8#工业电雷管2起爆，爆炸焊接获得厚铝板/薄钛板/钢板的铝/钛/钢复合材料。