专利名称：一种层状钛镁复合板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种层状钛镁复合板及其制备方法。
背景技术：
钛及钛合金具有许多优异的性能，如密度小、比强度高、耐腐蚀、耐 高温冲击等，但价格较高；镁及镁合金是迄今为止结构材料中密度最小的 金属，而且价格低廉，但耐腐蚀和耐高温性能较差。
如何将二者的优点结合起来，制备一种层状钛镁复合板，就成为该技
术领域急需解决的问题。
爆炸焊接是一种制造异种金属层状复合板的工艺技术，已经被广泛应 用于钛/钢、钢/不锈钢、钛/钢/不锈钢、铜/铝、铜/钢等双层或多层复合板 材料的生产中。钛板和镁板同样也能通过爆炸焊接的方法实现连接，但由 于钛和镁两种金属的物理性能和力学性能相差较大，所以爆炸焊接工艺与 其它两种性质相差不大的金属相比有所不同。因此如何将二种性能差别大 的金属形成复合板，需要克服技术难题。本发明经过艰苦实验，找到了用 爆炸焊接工艺制备层状钛镁复合板的方法。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种层状钛镁复合板。 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案
一种层状钛镁复合板，其特征在于由镁合金基层和钛覆层构成。 一种优选技术方案，其特征在于所述层状钛镁复合板的总厚度为
6.0mm。
一种优选技术方案，其特征在于所述钛覆层为纯钛TA1，厚度为 1.0mm 2.0mm;所述镁合金基层为镁合金AZ31B，厚度为4.0mm 5.0mm。
一种优选技术方案，其特征在于所述钛覆层和所述镁合金基层的厚度比例为1: 3。
本发明的另一个目的是提供上述层状钛/镁复合板的制备方法。 一种层状钛镁复合板的制备方法，该方法包括下述步骤
(1) 选择经过退火的TA1和AZ31B板材作为爆炸焊接初始坯料；
(2) 采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合的表面进行打 磨处理，并清理干净；为了防止打磨之后的新鲜表面接触空气或潮气被再 次氧化，AZ31B板打磨之后必须在干燥的环境中保存，而且应该在24h 之内使用；
(3) 将处理好的TA1和AZ31B板材进行爆炸焊接；
(4) 将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火；
(5) 将退火之后的爆炸焊接钛镁复合板在多辊校平机上进行2 5次 的校平处理；
(6) 检验经过校平的钛镁复合板，并裁去复合板四个边上未复合或开 裂的部分，得层状钛镁复合板。
一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(l)中制备钛镁复合板的 初始钛板和镁板的尺寸规格为TA1板550mm长X 450mm宽X 1.5mm厚， AZ31B板500mm长X 400mm宽X 4.5mm厚。
一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(3)中钛镁复合板的主要 爆炸焊接工艺参数为采用铵油混合炸药，其组成(重量比)NH4N03含
量50 90%，柴油含量1 15%，锯末含量1 15%;炸药的爆速为1000 4000m/s;药密度为400 1100Kg/m3;药高度为15 40mm;安装间隙为 1 5mm;间隙支撑物采用纯镁薄片制作；采用5#电雷管边部起爆；TA1 为覆板在上，AZ31B为基板在下；在15mm厚的钢板上铺设5mm厚的低 密度木工板作为地基；在TA1上表面涂抹1 2mm厚的黄油作为保护层。 一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(4)中的退火工艺参数为 电阻加热箱式炉内通S02气体防止镁层氧化，随炉加热到150 35(TC保 温1 10h，随炉冷却。
本发明的优点是
由于镁层替代了部分钛层，与相同厚度的的钛板相比，层状钛/镁复 合板具有更小的密度，而且还兼有钛的耐腐蚀、耐高温等优点。因此，层状钛/镁复合板有望在航空、航天器材和武器装备等领域得到应用。
本发明制成的层状钛镁复合板中，其中钛层厚度1.5mm，镁层厚度 为4.5mm，钛层与镁层的厚度比为1: 3。本发明制成的6mm钛镁复合板， 与6mm厚度的TA1板材相比，不仅节约了 75%左右的钛材降低了材料成 本，而且还使板材的整体密度降低了约47%;与6mm厚度的AZ31B板 材相比，不仅提高了材料的耐腐蚀性能和耐热性能，而且使得板材的强度 和弹性模量得到了提高。
下面通过具体实施方式
对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发 明保护范围的限制。具体实施方式
实施例1
一种层状钛镁复合板，其具体特征为钛/镁复合板总厚度为6mm， 覆层为纯钛TA1，厚度为1.5mm，基层为镁合金AZ31B，厚度为4.5mm; TA1层和AZ31B层的厚度比例为1: 3。
一种用于6mm层状钛/镁复合板的制备方法，包括下述步骤
(1) 选择经过退火的软态TA1和AZ31B板材作为爆炸坯料，TA1板 规格为550mm长X450mm宽X1.5mm厚，AZ31B板规格为500mm长X 400mm宽X4.5mm厚；
(2) 采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合表面进行打磨 处理，并清理干净；如果打磨过程中TA1板材发生瓢曲，则在爆炸焊接 之前必须进行校平处理；打磨之后的AZ31B板要在干燥的环境中保存， 应该在24h之内使用；
(3) 将打磨好待复合表面的TA1和AZ31B板材进行装配，TA1层在 上AZ31B层在下，将调配好的炸药平铺于TA1板材的上表面，进行爆炸 焊接，主要爆炸焊接工艺参数为；采用铵油混合炸药，其组成(重量比) NH4NO3含量50 90。/c)，柴油含量1 15%，锯末含量1 15%;炸药的爆 速为1000 4000m/s;药密度为400 1100Kg/m3;药高度为15 40mm; 安装间隙为1 5mm;
(4) 将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火，退火工艺制度为电阻加 热箱式炉内通S02气体防止镁层氧化，随炉加热到150 35(TC保温l 10h，随炉冷却；
(5) 将退火之后的爆炸焊接钛/镁复合板在多辊校平机上进行2 5次 的校平处理；
(6) 检验经过校平的钛/镁复合板，并裁去复合板四个边上未复合或开 裂的部分；
(7) 经取样分析，6mm钛/镁复合板的横向拉伸力学性能为屈服强 度》220MPa，抗拉强度》350MPa，断裂伸长率》10。/。，弹性模量》60GPa;
至此，完成6mm层状钛/镁复合板的制备。 实施例2
一种层状钛镁复合板，其具体特征为钛/镁复合板总厚度为6mm， 覆层为纯钛TA1，厚度为l.Omm，基层为镁合金AZ31B，厚度为5.0mm; TA1层和AZ31B层的厚度比例为1: 3。
一种用于6mm层状钛/镁复合板的制备方法，包括下述步骤
(1) 选择经过退火的软态TA1和AZ31B板材作为爆炸坯料，TA1板 规格为550mm长X450mm宽X l.Omm厚，AZ31B板规格为500mm长X 400mm宽X5.0mm厚；
(2) 采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合表面进行打磨 处理，并清理干净；如果打磨过程中TA1板材发生瓢曲，则在爆炸焊接 之前必须进行校平处理；打磨之后的AZ31B板要在干燥的环境中保存， 应该在24h之内使用；
(3) 将打磨好待复合表面的TA1和AZ31B板材进行装配，TA1层在 上AZ31B层在下，将调配好的炸药平铺于TA1板材的上表面，进行爆炸 焊接，主要爆炸焊接工艺参数为；采用铵油混合炸药，其组成(重量比) NH4N03含量50 90。/。，柴油含量1 15%，锯末含量1 15%;炸药的爆 速为1000 4000m/s;药密度为400 1100Kg/m3;药高度为15 40mm; 安装间隙为1 5mm;
(4) 将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火，退火工艺制度为电阻加 热箱式炉内通S02气体防止镁层氧化，随炉加热到150 35(TC保温l 10h，随炉冷却；
(5) 将退火之后的爆炸焊接钛/镁复合板在多辊校平机上进行2 5次的校平处理；
(6) 检验经过校平的钛/镁复合板，并裁去复合板四个边上未复合或开 裂的部分；
(7) 经取样分析，6mm钛/镁复合板的横向拉伸力学性能为屈服强 度^220MPa,抗拉强度》350MPa，断裂伸长率^ 10%,弹性模量》60GPa;
至此，完成6mm层状钛/镁复合板的制备。 实施例3
一种层状钛镁复合板，其具体特征为钛/镁复合板总厚度为6mm， 覆层为纯钛TA1，厚度为2.0mm，基层为镁合金AZ31B，厚度为4.0mm; TA1层和AZ31B层的厚度比例为1: 3。
一种用于6mm层状钛/镁复合板的制备方法，包括下述步骤
(1) 选择经过退火的软态TA1和AZ31B板材作为爆炸坯料，TA1板 规格为550mm长X450mm宽X2.0mm厚，AZ31B板规格为500mm长X 400mm宽X4.0mm厚；
(2) 采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合表面进行打磨 处理，并清理干净；如果打磨过程中TA1板材发生瓢曲，则在爆炸焊接 之前必须进行校平处理；打磨之后的AZ31B板要在干燥的环境中保存， 应该在24h之内使用；
(3) 将打磨好待复合表面的TA1和AZ31B板材进行装配，TA1层在 上AZ31B层在下，将调配好的炸药平铺于TA1板材的上表面，进行爆炸 焊接，主要爆炸焊接工艺参数为；采用铵油混合炸药，其组成(重量比) NH4N03含量50 90。/。，柴油含量1 15%，锯末含量1 15%;炸药的爆 速为1000 4000m/s;药密度为400 1100Kg/m3;药高度为15 40mm; 安装间隙为1 5mm;
(4) 将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火，退火工艺制度为电阻加 热箱式炉内通S02气体防止镁层氧化，随炉加热到150 35(TC保温l 10h，随炉冷却；
(5) 将退火之后的爆炸焊接钛/镁复合板在多辊校平机上进行2 5次 的校平处理；
(6) 检验经过校平的钛/镁复合板，并裁去复合板四个边上未复合或开裂的部分；
(7)经取样分析，6mm钛/镁复合板的横向拉伸力学性能为屈服强 度》220MPa，抗拉强度》350MPa，断裂伸长率》10%,弹性模量》60GPa; 至此，完成6mm层状钛/镁复合板的制备。
权利要求
1、一种层状钛镁复合板，其特征在于由镁合金基层和钛覆层构成。
2、 根据权利要求1所述的层状钛镁复合板，其特征在于所述层状钛镁复合板的总厚度为6.0mm。
3、 根据权利要求2所述的层状钛镁复合板，其特征在于所述钛覆层为纯钛TA1，厚度为1.0mm 2.0mm;所述镁合金基层为镁合金 AZ31B，厚度为4.0mm 5.0mm。
4、 根据权利要求3所述的层状钛镁复合板，其特征在于所述钛覆 层和所述镁合金基层的厚度比例为1: 3。
5、 一种层状钛镁复合板的制备方法，该方法包括下述步骤.-(1) 选择经过退火的TA1和AZ31B板材作为爆炸焊接初始坯料；(2) 采用机械打磨的方法将TA1和AZ31B板材待复合的表面进行打 磨处理，并清理干净；AZ31B板打磨之后必须在干燥的环境中保存，并 在24小时之内使用；(3) 将处理好的TA1和AZ31B板材进行爆炸焊接；(4) 将爆炸焊接好的钛/镁复合板进行退火；(5) 将退火之后的爆炸焊接钛镁复合板在多辊校平机上进行2 5次 的校平处理；(6) 检验经过校平的钛镁复合板，并裁去复合板四个边上未复合或开 裂的部分，得层状钛镁复合板。
6、 根据权利要求5所述的层状钛镁复合板的制备方法，其特征在于 所述步骤(l)中制备钛镁复合板的初始钛板和镁板的尺寸规格为TA1板 550mm长X450mm宽X1.5mm厚，AZ31B板500mm长X400mm宽X 4.5mm厚。
7、 根据权利要求6所述的层状钛镁复合板的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中钛镁复合板的主要爆炸焊接工艺参数为采用铵油混合炸药，其组成(重量比)NH4NCb含量50 90%，柴油含量1 15%，锯末 含量1 15%;炸药的爆速为1000 4000m/s;药密度为400 1100Kg/m3; 药高度为15 40mm;安装间隙为1 5mm;间隙支撑物采用纯镁薄片制 作；采用5"电雷管边部起爆；TA1为覆板在上，AZ31B为基板在下；在15mm厚的钢板上铺设5mm厚的低密度木工板作为地基；在TA1上表面 涂抹1 2tnm厚的黄油作为保护层。
8、根据权利要求7所述的层状钛镁复合板的制备方法，其特征在于: 所述步骤(4)中的退火工艺参数为电阻加热箱式炉内通S02气体防止镁 层氧化，随炉加热到150 35(TC保温1 10h，随炉冷却。
全文摘要
本发明涉及一种层状钛镁复合板及其制备方法，复合板的特征在于总厚度为6mm，覆层为TA1，厚度1.5mm，基层为AZ31B，厚度4.5mm，TA1层和AZ31B层的厚度比例为1∶3。本发明还涉及上述层状钛/镁复合板的一种制备方法，主要包括5个步骤(1)原材料尺寸的选择；(2)待复合表面的打磨；(3)爆炸焊接；(4)退火；(5)校平。采用本发明的层状复合板的制备方法能制备出界面结合良好6mm厚度的TA1/AZ31B复合板。
文档编号B32B15/01GK101444982SQ20071017819
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月27日 优先权日2007年11月27日
发明者李彦利, 李德富, 捷 胡, 马志新 申请人:北京有色金属研究总院