[发明专利]一种薄复层双面钛钢复合板及其制备方法

说明书

本发明公开一种薄复层双面钛钢复合板及其制备方法。制造复合板的复合坯包括钛复材和基材，基材为C≤0.22％的普碳钢或低合金钢；钛复材为工业纯钛TA2，基材与钛复材厚度比为10～30，将密封焊接处理后的复合坯加热至900～920℃保温，保温时间按照1min/mm×复合坯总厚度计算，开轧温度为880～900℃，终轧温度为800℃以上，空冷至室温，单道次压下率≥15％，且头三道次压下率≥20％，总压下率≥80％；生产的钛钢复合板的厚度为3～32mm，钛复层厚度为0.2～1mm。适用于对内外表面均提出耐腐蚀性能要求且兼顾整体力学性能的结构制备。

技术领域

本发明属于复合板制备技术领域，特别涉及到一种应用真空复合+轧制技术生产薄复层双面钛钢复合板的方法。

背景技术

钛钢复合板既具有钛复层优良的耐腐蚀性能，又具有基层结构钢的强度和塑性，与钛板相比其经济成本大幅度下降，是耐腐蚀环境设备制造的理想材料，在石油化工、制盐、电力、海水淡化、海洋工程等领域得到推广应用。

近年来，众多学者针对轧制法制备钛钢复合板技术进行了研究。CN105080997A公开了一种无中间层钛钢复合板的制备方法、CN104624644A公开了钛钢复合板的生产方法、CN105107841A公开了钛钢复合板的制备方法，上述三个专利文件中均采用钛钢直接复合轧制技术进行钛钢复合板的制备，制备工艺简单，不添加中间层，通过较高的终轧温度，使界面化合物破碎后产生微孔洞的可能性减小，从而使界面上的孔洞对结合性能的负面影响降低到最小。但是，由于工艺本身限制，为了控制界面反应和结合质量，以上工艺选用基材的碳含量相对较低，钛钢复合板整体力学性能不高。同时，以上工艺制备均为单面钛钢复合板，双面钛钢复合板研发工作并未开展。

目前，在石油化工、制盐、电力、海水淡化、海洋工程等腐蚀环境条件下，往往结构件内外表面均处于腐蚀环境当中，需同时具备抗腐蚀性能。现有技术制备的单面钛钢复合板已经无法满足双腐蚀环境条件下结构材料的需要。另外，随着工业技术的发展，各行业对结构的力学性能也提出了更高的要求。因此，面对实际应用环境对抗腐蚀材料的需求，迫切需要开发一种高性能、低成本，并适合工业大生产的双面钛钢复合板制备方法。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高性能的薄复层双面钛钢复合板的制备方法，采用大厚度比例组坯+大压下轧制技术，无需添加其他金属过渡层，实现钛、钢之间的良好复合，控制了复合界面不同元素的反应程度和生成化合物的分布状态，提高钛钢直接复合界面的复合性能，基层和复层的组织和性能稳定，复合界面力学性能优异，其剪切强度均达到250MPa以上，界面结合率为100％。

具体方案如下：

一种薄复层双面钛钢复合板，复合板自上而下由钛复层、基层和钛复层构成，钛复层材质为工业纯钛TA2，基层为C≤0.22％(按质量百分比计)的普碳钢或低合金钢，板幅可达3m，厚度为3～32mm，其中钛复层厚度为0.2～1mm。

本发明还包含一种薄复层双面钛钢复合板的制备方法，复合板由复合坯轧制而成，生产工艺包括表面处理、复合坯组坯、真空焊接、轧制、分板，表面修磨，

(1)选取基材和钛复材作为复合坯用原料，采用包覆组坯方式，复合坯的上下两层均为盖板，组坯按照由上至下依次为盖板、钛复材、基材、钛复材、盖板的顺序居中叠放，盖板与基材之间的间隙用与基材相同材质的长方形夹条进行完全填充，形成复合坯；在钛复材与盖板之间进行隔离剂涂敷，涂敷厚度为1～2mm，静置干燥。

所述基材、盖板和夹条均为按质量百分比计C≤0.22％的普碳钢或低合金钢；其中，基材长度为2～4m，宽度1～3m，厚度为20～150mm；盖板长度和宽度与基材相同，厚度为1.5～2倍复材厚度；钛复材为工业纯钛TA2，长度为1.8～3.88m，宽度为0.8～2.88m，厚度为2～5mm；盖板和钛复材为板材，基材为连铸坯、中间坯或板材，基材与钛复材厚度比为10～30，钛复材长、宽小于基材且在组成复合坯时，与基材四条边的边距为60～100mm；