[发明专利]一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺

说明书

本发明涉及板材热成形技术领域，具体涉及一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺。具体技术方案为：一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，将钛板和钢板通过爆炸焊接的方式连接后，进行退火处理，即得钛钢复合板；在钛钢复合板的表面依次涂覆导电涂层和高温润滑油；将钛钢复合板放入模具内，脉冲电流辅助拉深成形后，进行保压。本发明解决了现有钛/钢复合板在室温下成形能力有限，并且在高温下界面处会生成金属间化合物层，从而导致拉深成形性能降低，难以成形出复杂零件的问题。

技术领域

本发明涉及板材热成形技术领域，具体涉及一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺。

背景技术

钛/钢复合板既具有钛的耐蚀性，又有合金钢的高强度，同时具备可以与其他的海上钢结构直接进行焊接的良好综合性能，成为现代化工和桥梁船舶不可或缺的结构材料。对于提高钛/钢复合板在中温下的成形能力对航空航天、石油化工和船舶水利等领域具有极其重要的现实意义。

例如，在化学工业中，钛在各种酸、碱、盐介质中，除四种无机酸和腐蚀性很强的氯化铝外，都具有很好的稳定性。所以，钛是化学工业中优良的抗腐蚀材料，在石油精炼工厂的真空塔、蒸馏塔、热交换器，化工厂的各种反应塔、沉析槽、搅拌器等得到了越来越广泛的应用。在制盐设备中，钛及其合金具有优异的抗海水及耐氯化物溶液腐蚀及流体冲刷的性能。

在实际工业生产中，往往需要制备出具有复杂形状的钛/钢复合板结构件，在室温下，钛/钢复合板的成形能力有限，然而，在高温下，钛和钢材都非常容易出现严重的氧化现象，很难在低成本下做到冲压过程中保持真空环境。并且钛钢的热物性差异性过大，因此在一定高温下容易产生金属间化合物层，化合物层的存在会严重影响钛钢复合板的成形性能和力学性能，这严重限制了钛/钢复合板的发展与应用，导致达不到成形出复杂零构件所需的成形能力，即在高温成形过程中钛/钢复合板的成形能力与温度升高并不是呈正比关系，所以热成形温度不宜过高，因此需要在中温下成形出这些工业所需零件。

电致塑性辅助锻造和弯曲等工序在一些难变形材料中已经获得了一定的应用。中温下，钛/钢复合板已经具有一定的成形能力，为了进一步提高钛/钢复合板的成形能力，以达到成形复杂形状的钛/钢复合板零构件所需的成形能力，电致塑性辅助拉深成形对成形能力的提升至关重要。

钛/钢复合板在拉深过程完成后会出现一定的回弹现象，减小钛/钢复合板拉深成形件的回弹现象，提高成形零件的质量也是至关重要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，解决了现有钛/钢复合板在室温下成形能力有限，并且在高温下界面处会生成金属间化合物层，从而导致拉深成形性能降低，难以成形出复杂零件的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，将钛板和钢板通过爆炸焊接的方式连接后，进行退火处理，即得钛钢复合板；在钛钢复合板的表面依次涂覆导电涂层和高温润滑油；将钛钢复合板放入模具内，脉冲电流辅助拉深成形后，进行保压。

优选的，所述钢板和钛板的厚度比为5～20:1。

优选的，所述退火处理的温度为540±25℃，退火时间为1～4h。

优选的，所述导电涂层的涂覆厚度为50nm～20μm，所述高温润滑油的涂覆厚度为50nm～20μm。

优选的，将涂覆有导电涂层和高温润滑油的钛/钢复合板进行保温后，电致塑性辅助中温拉深成形。

优选的，所述保温的温度为200～500℃，保温时间5～10min。

优选的，所述模具内设置有脉冲电流辅助成形装置，脉冲电流密度范围为300～350A/mm²。