专利名称：一种层状钛铝复合板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种层状钛铝复合板及其制备方法，特别涉及一种厚度为
1. 5mm的层状钛铝复合板薄板，以及通过爆炸焊接与轧制工艺的联合应用
制备1. 5mm厚度层状钛铝复合板及其制备方法。
背景技术：
钛作为结构材料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，但钛材的价格较高；铝虽然价格低、密度小、导热性能好， 但耐腐蚀和耐高温冲击性能较差。层状钛铝复合板不仅具有比钛更低的密 度，而且还兼有铝的优良的热传导性能和钛的耐腐蚀、耐高温等优点。因 此，层状钛铝复合板有望在航空航天、石油化工、轮船制造以及电力电子 等领域得到推广和应用。
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、炭钢/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。但是，由于自身工艺的局限性，爆炸焊接目前主要用于 制备覆层厚度》2mm、总厚度》6mm的层状复合板。为了获得最终厚度为 1.5mm的层状复合板，必须进一步对爆炸复合板进行轧制减薄。
因此，提供一种层状钛铝复合板及其制备方法就成为该技术领域急需 要解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种层状钛铝复合板。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案
一种层状钛铝复合板，其特征在于钛铝复合板由铝合金基层和钛覆 层构成。
一种优选技术方案，其特征在于所述层状钛铝复合板的总厚度为
1.5mm。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
0.2mm 0.4mm;所述铝合金基层为铝合金2024，厚度为1.1mm 1.3mm。
一种优选技术方案，其特征在于所述钛覆层和所述铝合金基层的厚 度比例为1: 4。
本发明的另一个目的是提供上述层状钛铝复合板的制备方法。 一种层状钛铝复合板的制备方法，包括下述步骤
(1) 选择经过退火的TA1和2024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2024板材待复合的表面进行打磨 处理，并清理干净；
(3) 将处理好的TA1和2024板材进行爆炸焊接；
(4) 将爆炸焊接好的钛铝复合板进行退火；
(5) 将退火之后的爆炸焊接钛铝复合板进行校平处理，并裁去复合板 四个边上未复合或开裂的部分；
(6) 将两张校平之后的爆炸焊接钛铝复合板进行四边铆接组坯；
(7) 将组好坯的一对爆炸焊接钛铝复合板置于炉中加热到200~50(TC 并保持0.5 5h，开始进行温轧；
(8) 拆开经过温轧的钛铝复合板板坯，然后对单张1.75 2.0mm厚度 的钛铝复合板进行冷轧加工；
(9) 将冷轧之后的钛铝复合板进行裁边、精整和校平，得层状钛铝复 合板。
一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(l)中制备钛铝复合板的 初始钛板和铝板的尺寸规格为TA1板850mm长X850mm宽X lmm厚， 2024板800mm长X 800mm宽X 4mm厚。
一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(3)中钛铝复合板的主要 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;间隙支撑物采用纯铝薄片制作；采用5#电雷管边部起爆；TA1 为覆板在上，2024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
加热温度300 450°C，保温5 15h，随炉冷却。
一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(6)的坯料组合方式为
2024-TA1+TA1-2024，即TA1层在内，2024层在外；经过组坯之后，复 合板的总厚度为10mm。
一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(7)中组坯钛铝复合板
的温轧工艺为坯料温度200 50(TC ，到温保持0.5 5h，开始温轧；道 次压下率保持在10% 15%之间，总共进行3 6道次，总加工率为 60% 65%。
一种优选技术方案，其特征在于所述步骤(8)中单张钛铝复合板
的冷轧工艺为道次压下率保持在5% 10%之间，总共进行2 6道次， 总加工率为15% 25%。
有益效果
本发明制成的1.5mm钛铝复合板，与1.5mm厚度的TA1板材相比， 不仅节约了 80%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35%;与1.5mm厚度的2024板材相比，不仅提高了材料的耐腐 蚀性能和耐热冲击性能，而且使得板材的整体力学性能得到了提高。
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。
具体实施例方式
本发明中层状复合板的制备方法不只限于实施例中1.5mm层状 TA1/2024复合板的制备，根据本发明层状复合薄板制备方法的特点，还 可以用于其它厚度在6mm以下的异种金属层状复合板的制备。 实施例1
一种用于1.5mm层状钛/铝复合板的制备，包括下述步骤
(1) 选择经过退火的软态TA1和2024板材作为爆炸坯料，TA1板规 格为长度850mmX宽度850mmX厚度lmm， 2024板规格为长度800mm X宽度800mmX厚度4mm;
(2) 采用机械打磨的方法将TA1和2024板材待复合表面进行打磨处 理，并清理千净；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；
(3) 将打磨好待复合表面的TA1和2024板材进行装配，TA1层在上 2024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 5mrrw
(4) 将爆炸焊接好的钛/铝复合板进行退火，退火工艺制度为坯料随
炉加热到300 450°C，保温5 15h，随炉冷却；
(5) 将退火之后的钛/铝复合板进行校平处理，并裁去复合板四个边上 未复合或开裂的部分；
(6) 将两张校平之后的钛/铝复合板的四边进行铆接组坯，坯料组合方 式为2024-TA1+TA1-2024，即TA1层在内，2024层在外；经过组坯之 后，复合板的总厚度为10mm;
(7) 将组好坯的一对爆炸焊接钛/铝复合板置于炉中加热到200 500 。C并保持0.5 5h，开始进行温轧；温轧过程中，道次压下率保持在10% 15%之间，总共进行3 6道次，总加工率为60% 65%;经过温轧后，组 坯钛/铝复合板总厚度变为3.5 4mm，单张复合板厚度为1.75 2.0mm;
(8) 拆开经过温轧的钛/铝复合板板坯，然后对单张l. 75 2.0mm厚 度的钛/铝复合板进行冷轧；冷轧过程中，道次压下率保持在5% 10%之 间，总共进行2 6道次，总加工率为15% 25%;经过冷轧加工，单张 钛/铝复合板的厚度变为1.5mm;
(9) 将冷轧之后的钛/铝复合板进行裁边、精整和校平；
(10) 经取样分析，1.5mm钛/铝复合板的横向拉伸力学性能为屈服 强度》350MPa，抗拉强度》440MPa，断裂伸长率》12%。
至此，完成1.5mm层状钛/铝复合板的制备。
权利要求
1、一种层状钛铝复合板，其特征在于钛铝复合板由铝合金基层和钛覆层构成。
2、 根据权利要求l所述的层状钛铝复合板，其特征在于所述层状钛铝复合板的总厚度为1.5mm。
3、 根据权利要求2所述的层状钛铝复合板，其特征在于所述钛覆层为纯钛TA1，厚度为0.2mm 0.4mm;所述铝合金基层为铝合金2024， 厚度为1.1mm 1.3mm。
4、 根据权利要求3所述的层状钛铝复合板，其特征在于所述钛覆 层和所述铝合金基层的厚度比例为1: 4。
5、 一种层状钛铝复合板的制备方法，包括下述步骤(1) 选择经过退火的TA1和2024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2024板材待复合的表面进行打磨 处理，并清理干净；(3) 将处理好的TA1和2024板材进行爆炸焊接；(4) 将爆炸焊接好的钛铝复合板进行退火；(5) 将退火之后的爆炸焊接钛铝复合板进行校平处理，并裁去复合板 四个边上未复合或开裂的部分；(6) 将两张校平之后的爆炸焊接钛铝复合板进行四边铆接组坯；(7) 将组好坯的一对爆炸焊接钛铝复合板置于炉中加热到200 500°C 并保持0.5 5h，开始进行温轧；(8) 拆开经过温轧的钛铝复合板板坯，然后对单张1.75 2.0mm厚度 的钛铝复合板进行冷轧加工；(9) 将冷轧之后的钛铝复合板进行裁边、精整和校平，得层状钛铝复 合板。
6、 根据权利要求5所述的层状钛铝复合板的制备方法，其特征在于所述步骤(l)中制备钛铝复合板的初始钛板和铝板的尺寸规格为TA1板850mm长X 850mm宽X lmm厚，2024板800mm长X 800mm宽X4mm厚。
7、 根据权利要求6所述的层状钛铝复合板的制备方法，其特征在于 所述步骤(3)中钛铝复合板的爆炸焊接工艺参数为采用铵油混合炸药，其组成NH4NO3含量50 90重量。/。，柴油含量1 15重量％，锯末含量 1 15重量％;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;间隙支撑物采用纯铝薄片制 作；采用5"电雷管边部起爆；TA1为覆板在上，2024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TAl上表面涂抹1 2mm厚的黄油作为保护层。
8、 根据权利要求7所述的层状钛铝复合板的制备方法，其特征在于 所述步骤(4)中的退火工艺参数为加热温度300 450'C，保温5 15h， 随炉冷却。
9、 根据权利要求8所述的层状钛铝复合板的制备方法，其特征在于 所述步骤(6)的坯料组合方式为2024-TA1+TA1-2024,即TA1层在内， 2024层在外；经过组坯之后，复合板的总厚度为10mm。
10、 根据权利要求9所述的层状钛铝复合板的制备方法，其特征在于 所述步骤(7)中组坯钛铝复合板的温轧工艺为坯料温度200 50(TC， 到温保持0.5 5h，开始温轧；道次压下率保持在10% 15%之间，总共 进行3 6道次，总加工率为60%~65%。
11、 根据权利要求IO所述的层状钛铝复合板的制备方法，其特征在于所述步骤(8)中单张钛铝复合板的冷轧工艺为道次压下率保持在5% 10%之间，总共进行2 6道次，总加工率为15% 25%。
全文摘要
本发明涉及一种层状钛铝复合板及其制备方法，其特征在于钛铝复合板由铝合金基层和钛覆层构成，总厚度为1.5mm。与1.5mm厚度的TAl板材相比，本发明的层状钛铝复合板不仅节约了80％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35％；与1.5mm厚度的2024板材相比，不仅提高了材料的耐腐蚀性能和耐热冲击性能，而且使得板材的整体力学性能得到了提高。
文档编号B32B15/01GK101450542SQ200710178258
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28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