一种钛/铝合金复合板坯的铸轧装置及其方法
【专利摘要】一种钛/铝合金复合板坯的铸轧装置及其方法，装置包括前箱，铸嘴，铸轧辊，2个稳恒磁场发生装置，脉冲电流发生器，钛带表面处理装置和钛带夹送装置；铸轧方法：1)配料熔炼；2)钛带表面处理；3)钛带穿过轧辊区；4)铝合金熔体输送至前箱；5)铝合金溶体导入铸嘴，流入铸轧辊进行轧制；6)复合板坯强化：开启稳恒磁场发生装置，同时开启脉冲电流发生器，制得所需尺寸的钛/铝复合板坯时铸轧结束。本发明方法，钛带表面处理方法不同，同时在铸轧过程中施加稳恒磁场和脉冲电流，提高复合材料性能；本发明方法短流程、高效低成本和节约能源；制备的钛/铝复合材料界面没有化合物脆性层，结合强度大于20N/mm，最高可达28N/mm。
【专利说明】
一种钛/铝合金复合板坯的铸轧装置及其方法
技术领域
[0001]本发明属于铸乳设备技术领域，具体涉及一种钛/铝合金复合板坯的铸乳装置及其方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，特别是航空、航天、电子等尖端科技的发展，人们对材料的性能提出了越来越苛刻的要求，传统单一材料已经远远不能满足这些要求另外，由于资源储量和加工成本的问题，限制了某些金属材料的大量应用。钛合金和铝合金都是应用广泛的先进轻金属材料，特别是在航空航天领域，钛合金和铝合金起着减轻结构重量、降低能耗、提高装备性价比等作用。钛合金具有高的比强度、显著的抗冲击性能、优良的耐蚀性和热稳定性，但其生产成本高，价格昂贵;铝合金具有低密度、易成形、高的热导率和电导率，但耐蚀性和耐高温冲击性比较差。钛-铝复合材料在继承上述二者优点的同时，可以提供单一母材所不具备的综合性能，可满足现代工业轻质化、结构功能一体化和低成本设计要求，因此具有广阔的应用前景。
[0003]目前，钛-铝层状复合材料的常见生产方法主要有真空扩散焊接法，爆炸焊接法、乳制法等。在这些复合方法中钛-铝结合过程都属于固态-固态结合，具有界面热输入不足和控制难度大的缺点，而且结合界面很容易产生TiAl ,TiAl3和Ti3Al等脆性金属间化合物，导致结合强度不高；
[0004]连续铸乳技术是用转动着的两根内部通水冷却的乳辊作为熔体结晶器，液态金属进入铸乳区以后与乳辊接触，在数秒钟时间内便完成凝固过程，紧接着已凝固的金属又会受到一定的乳制力的作用，得到组织性能和外观质量优良的金属板坯。钛-铝在固-液复合过程中的界面行为主要包括:铝合金熔体在钛带表面的接触、润湿、扩散反应、化合物的析出过程。采用铸乳法生产钛-铝复合板材过程中，由于铝合金基材处于液态，是一个固-液复合过程，钛-铝在铸乳区内的接触时间较短，通过控制铸乳区长度、浇注温度、铸乳速度等工艺参数来控制钛-铝界面的接触、润湿和扩散过程，使界面达到润湿而几乎不会产生金属间化合物层，保证复合板坯的结合强度。同时，铸乳复合法具有短流程、投入少、成本低等优点，与传统方法相比，具有明显优势和很大的工艺实现潜力。
[0005]另外，钛带表面的处理状态对复合强度有重要影响。金属钛属于比较活泼的金属，正常情况下其表面都会有一层金属氧化物薄膜。此薄膜在复合过程中阻碍原子之间的相互扩散。在铸乳复合过程中，当铝液与钛带表面接触时，由于铝元素活泼性强于钛元素，铝会和钛的氧化物产生置换反应从而将其去除掉。但由于铝钛间接触时间较短，不能将氧化物去除完全，将会阻碍冶金结合的形成。因此在铸乳复合之前，需要采取一定的处理方法去除钛带表面的油污和氧化层。
[0006]脉冲电磁场在熔体中会产生周期性浪涌作用，并在液态金属中形成了很大的对流以及对模壁强烈的冲击，阻碍凝固壳的提前形成，熔体的高温形核阶段将延长一定时间。由于钛-铝铸乳复合是一个固-液复合过程，施加脉冲电流引起的对钛带表面的强烈冲击作用将有助于表面氧化层的去除和铝液在钛带表面的润湿过程，促进钛铝的结合。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供一种钛/铝合金复合板坯的铸乳装置及其方法。该方法是一种运用铸乳法生产钛-铝复合带材的新方法，在传统水平式铸乳法的基础上，通过在铸嘴和乳辊表面缝隙间穿入钛带并将其紧密贴合于乳辊表面，然后将铝合金熔体浇入铸嘴，实现钛-铝间的固-液复合。
[0008]本发明的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，包括前箱，铸嘴，铸乳辊，2个稳恒磁场发生装置，脉冲电流发生器，钛带表面处理装置和钛带夹送装置；
[0009]所述的铸嘴位于前箱下方，且铸嘴的一端与前箱相连通，铸嘴的另一端与铸乳辊金属熔体流入端相连通，钛带表面处理装置的出口端与钛带夹送装置的入口段相对应，钛带夹送装置的出口端与铸乳辊金属熔体流入端相对应，稳恒磁场发生装置设置在铸乳辊夕卜，且分别位于铸乳辊金属熔体流入端和铸乳辊板坯出口端;脉冲电源发生器设置在铸乳辊外，脉冲电流发生器的一端与前箱的铝合金熔液相对应，脉冲电流发生器的另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相对应。
[0010]所述的铸嘴即为浇注嘴。
[0011 ]所述的前箱，用来熔铸铝合金，浇注温度为680?710 °C。
[0012]所述的钛带夹送装置施加张力大小为20?10MPa;保证钛带在送进铸嘴和上乳辊表面之间缝隙过程中能紧密贴合在上乳辊表面。
[0013]所述的铸乳辊，包括上乳辊和下乳辊，上乳辊和下乳辊呈上下对称设置，辊内通冷却水;上乳辊和下乳辊之间辊缝值为2?8mm，上乳辊和下乳辊外径均为400?1030mm，铸乳速度为0.6?3m/min，铸乳温度为680?700°C，冷却水压力位0.2?0.4Mpa，水温为20?30°C，保证成功立板和钛-铝之间达到一定的结合强度；
[0014]所述的稳恒磁场发生装置，为直流磁场发生装置，磁场强度为20?lOOmT，磁场的方向与铸乳方向垂直，用于增加钛-铝复合强度;通过给铸乳区施加电脉冲或电磁震荡场进一步提高复合材料的结合强度，并确定最佳电磁场参数。
[0015]所述的脉冲电流发生器，脉冲电源频率为10?50Hz，峰值电流密度为0.1?0.5A/mm2，占空比为10?20%，用于增加钛-铝复合强度。
[0016]采用钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，进行钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，包括如下步骤:
[0017]步骤I，配料熔炼:
[0018]根据钛/铝合金复合板坯中的铝合金的成分，熔炼制得铝合金溶体；
[0019]步骤2，钛带表面处理:
[0020]将钛带去除油污和氧化皮；
[0021 ]步骤3:钛带穿过乳辊区:
[0022]调整夹送装置，给钛带施加大小为40?120MPa的张力，使钛带与铸乳辊表面同步运动，并穿过铸嘴与上乳辊之间的缝隙时，暂停夹送装置；
[0023]步骤4，铝合金熔体输送:
[0024]将铝合金溶体，以在其液相线温度以上30?50°C，输送至前箱；
[0025]步骤5，铸乳:
[0026]铝合金溶体导入铸嘴，流入铸乳辊进行乳制，同时，使夹送装置继续工作;其中，铸嘴开口度为10?15mm，铸乳辊外径为400?1030mm，辊缝为4?6mm，铸乳温度为680?700 °C，铸乳速度为0.6?3m/min，冷却水压力设定在0.2?0.4Mpa，水温设定为20?30°C。
[0027]步骤6，复合板坯强化:
[0028]开启磁场强度为20?I OOmT的稳丨旦磁场发生装置，将脉冲电流发生器的一端插入前箱的铝合金熔液相，脉冲电流发生器另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相连通，开启脉冲电流发生器，控制脉冲频率为20?100Hz，占空比为10?20%，峰值电流密度在为0.1?0.5A/mm2，制得所需尺寸的钛/铝合金复合板坯时，停止浇注，并将铸乳速度调至Om/min，铸乳结束。
[0029]其中:
[0030]所述的步骤I的操作为:根据钛/铝合金复合板坯中的铝合金的成分，称取配料;当铝液温度730?750 0C时，添加其他金属元素，保温30?120min;对熔体进行扒渣，将溶体温度调至690?725°C转入静置炉静置30?60min后，对熔体除气。
[0031]所述的步骤2的操作为:
[0032](I)将钛带，进行碱洗和酸洗；
[0033](2)将酸碱洗后的钛带，打磨至表面粗超度为Ra2?4。
[0034]所述的步骤2，钛带经过酸洗和碱洗，去除表面的油污和氧化皮;打磨进一步保证氧化皮的去除，同时增加钛合金带的接触面积，有利于提高复合强度。
[°035] 所述步骤3的钛带厚度为0.2?3mm。
[0036]所述的铸乳方法制备的复合板坯，钛金属层厚度为0.2?3mm，铝合金层的厚度在3?7mm。
[0037]本发明的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置及其方法，与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是:
[0038](I)采用铸乳法生产高结合强度的钛-铝复合板坯，具有短流程、高效低成本、节约能源和高复合强度特点；
[0039](2)本发明的铸乳方法，为了消除钛带表面的氧化物和污染物，提出了不同的表面处理方法；
[0040](3)钛-铝界面组织可以通过改变铸乳工艺参数进行控制，实现了界面组织和强度可控；
[0041](4)本发明的铸乳方法，铸乳复合又是一个固-液复合过程，能有效提高钛-铝结合强度，同时在钛-铝复合铸乳过程中施加了脉冲电流，改善了钛-铝金属间的润湿效果，来达到进一步提尚强度的目的。
[0042](5)本发明的铸乳方法制备的钛/铝复合材料界面没有化合物脆性层，结合强度大于等于20N/mm，最高可达28N/mm。
【附图说明】
[0043]图1本发明实施例1的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置整体结构示意图；其中，I，5_冷却水;2-下乳辊;3，16-直流磁场发生器;4-钛铝复合板坯;6，12-电缆;7-上乳辊;8-钛带表面处理装置;9-钛带夹送装置；10-钛带；11-脉冲电流发生器；13-铝合金熔体；14-前箱；15-铸嘴；
[0044]图2本发明实施例1的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置中钛带夹送装置结构示意图；其中，1_支架;2-下棍;3-上棍;4-上棍支架;5-盖板;6-弹黃;7，8-螺帽；
[0045]图3本发明实施例2制备的钛/铝合金复合板坯的结合界面形貌;其中，(a)扫描电镜照片；(b)光学显微。
【具体实施方式】
[0046]实施例1
[0047]钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，其结构示意图如图1所示，包括前箱14，铸嘴15，铸乳辊，2个稳恒磁场发生装置3，脉冲电流发生器11，钛带表面处理装置8和钛带夹送装置9;钛带夹送装置9的结构示意图如图2所示。
[0048]所述的铸嘴15位于前箱14下方，且铸嘴15的一端与前箱14相连通，铸嘴15的另一端与铸乳辊金属熔体流入端相连通，钛带表面处理装置8的出口端与钛带夹送装置9的入口段相对应，钛带夹送装置9的出口端与铸乳辊金属熔体流入端相对应，稳恒磁场发生装置3设置在铸乳辊外，且分别位于铸乳辊金属熔体流入端和铸乳辊板坯出口端;脉冲电源发生器11设置在铸乳辊外，脉冲电流发生器11的一端与前箱14的铝合金熔液相对应，脉冲电流发生器11的另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相对应。
[0049]所述的铸嘴15即为浇注嘴。
[0050]所述的前箱14，用来熔铸铝合金，浇注温度为680?710°C。
[0051 ] 所述的钛带夹送装置9施加张力大小为20?10MPa;保证钛带在送进铸嘴14和上乳辊7表面之间缝隙过程中能紧密贴合在上乳辊表面。
[0052]所述的铸乳辊，包括上乳辊2和下乳辊7，上乳辊2和下乳辊7呈上下对称设置，辊内通冷却水I和5;上乳辊2和下乳辊7之间辊缝值为2?8mm，上乳辊2和下乳辊7铸乳辊外径均为400?1030mm，根据不同牌号铝合金，确定铸乳速度、铸乳温度、冷却水压力和水温保证成功立板和钛-铝之间达到一定的结合强度；
[0053]所述的稳恒磁场发生装置3和16，为直流磁场发生装置，磁场强度为20?lOOmT，磁场的方向与铸乳方向垂直，用于增加钛-铝复合强度;通过给铸乳区施加电脉冲或电磁震荡场进一步提高复合材料的结合强度，并确定最佳电磁场参数。
[0054]所述的脉冲电流发生器11，脉冲电源频率为10?50Hz，峰值电流密度为0.1?
0.5A/mm2，占空比在10?20%之间，用于增加钛-铝复合强度。
[0055]实施例2
[0056]采用实施例1的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，进行钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，包括如下步骤:
[0057]步骤I，配料熔炼:
[0058]钛/铝合金复合板坯中的铝合金为1100铝合金，按1100铝合金的标准成分(wt%)Si+Fe: 0.95，Mn: 0.05，余量为Al，称取配料；当铝液温度740°C时，添加其他金属元素，保温120min;对熔体进行扒渣，将溶体温度调至705 V，转入静置炉静置60min后，对熔体除气，熔炼制得1100铝合金溶体；
[0059]步骤2，钛带表面处理:
[0060](I)将厚度为0.25mm的钛带，进行碱洗和酸洗，去除表面的油污和氧化皮；
[0061](2)将酸碱洗后的钛带，打磨至表面粗超度为Ra2，进一步保证氧化皮的去除，同时增加钛合金带的接触面积，有利于提高复合强度；
[0062]步骤3:钛带穿过乳辊区:
[0063]调整夹送装置，给钛带施加大小为40MPa的张力，使钛带与铸乳辊表面同步运动，并穿过铸嘴与上乳辊之间的缝隙时，暂停夹送装置；
[0064]步骤4，铝合金熔体输送:
[0065]将1100铝合金溶体，以695°C，输送至前箱；
[0066]步骤5，铸乳:
[0067]1100铝合金溶体导入铸嘴，流入铸乳辊进行乳制，同时，使夹送装置继续工作；其中，铸嘴开口度为15mm，铸乳辊外径为500mm，辊缝为4.5mm，铸乳温度为695 °C，铸乳速度为
1.5m/min，冷却水压力设定在0.2Mpa，水温设定为25°C。
[0068]步骤6，复合板坯强化:
[0069]开启磁场强度为60mT的稳恒磁场发生装置，同时将脉冲电流发生器的一端插入前箱的铝合金熔液相，脉冲电流发生器另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相连通，开启脉冲电流发生器，控制脉冲频率为50Hz，占空比为15%，峰值电流密度在为0.5A/mm2，制得所需尺寸的钛/铝合金复合板坯时，停止浇注，并将铸乳速度调至Om/min，铸乳结束。
[0070]本实施例制备的钛/铝合金复合板坯的结合界面形貌如图3所示。
[0071]实施例3
[0072]采用实施例1的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，进行钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，包括如下步骤:
[0073]步骤I，配料熔炼:
[0074]根据钛/铝合金复合板坯中的铝合金的为3003铝合金，按3003铝合金标准成分(￥七％)5丨:0.6，？6:0.7，(:11:0.05?0.20，]\111:1.0?1.5，余量为41，称取配料；当铝液温度7500C时，添加其他金属元素，保温120min ；对熔体进行扒渣，转入静置炉静置60min后，对熔体除气，将溶体温度调至705°C，熔炼制得3003铝合金溶体；
[0075]步骤2，钛带表面处理:
[0076](I)将厚度为0.25的钛带，进行碱洗和酸洗，去除表面的油污和氧化皮；
[0077](2)将酸碱洗后的钛带，打磨至表面粗超度为Ra4，进一步保证氧化皮的去除，同时增加钛合金带的接触面积，有利于提高复合强度；
[0078]步骤3:钛带穿过乳辊区:
[0079]调整夹送装置，给钛带施加大小为120MPa的张力，使钛带与铸乳辊表面同步运动，并穿过铸嘴与上乳辊之间的缝隙时，暂停夹送装置；
[0080]步骤4，铝合金熔体输送:
[0081 ]将3003铝合金溶体，以695°C，输送至前箱；
[0082]步骤5，铸乳:
[0083]3003铝合金溶体导入铸嘴，流入铸乳辊进行乳制，同时，使夹送装置继续工作；其中，铸嘴开口度为15mm，铸乳辊外径为500mm，辊缝为4.5mm，铸乳温度为695 °C，铸乳速度为1.15m/min，冷却水压力设定在0.4Mpa，水温设定为25°C。
[0084]步骤6，复合板坯强化:
[0085]开启磁场强度为60mT的稳丨旦磁场发生装置，将脉冲电流发生器的一端插入前箱的铝合金熔液相，脉冲电流发生器另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相连通，开启脉冲电流发生器，控制脉冲频率为40Hz，占空比为20 %，峰值电流密度在为0.4A/mm2，制得所需尺寸的钛/铝合金复合板坯时，停止浇注，并将铸乳速度调至Om/min，铸乳结束。
[0086]实施例4
[0087]采用实施例1的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，进行钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，包括如下步骤:
[0088]步骤I，配料熔炼:
[0089]钛/铝合金复合板坯中的铝合金的成分为5052铝合金，5052铝合金标准成分(wt%)S1:0.25，Fe:0.4，Cu:0.1，Mn:0.1，Mg:2.5，Cr:0.25，余量为Al，称取配料；当铝液温度750°C时，添加其他金属元素，保温120min;对熔体进行扒渣，将溶体温度调至705°C，转入静置炉静置60min后，对熔体除气，熔炼制得铝合金溶体；
[0090]步骤2，钛带表面处理:
[0091 ] (I)将厚度为0.2mm的TA2钛带，进行碱洗和酸洗，去除表面的油污和氧化皮；
[0092](2)将酸碱洗后的TA2钛带，打磨至表面粗超度为Ra2?4，进一步保证氧化皮的去除，同时增加钛合金带的接触面积，有利于提高复合强度；
[0093]步骤3:钛带穿过乳棍区:
[0094]调整夹送装置，给TA2钛带施加大小为80MPa的张力，使TA2钛带钛带与铸乳辊表面同步运动，并穿过铸嘴与上乳辊之间的缝隙时，暂停夹送装置；
[0095]步骤4，铝合金熔体输送:
[0096]将5052铝合金溶体，以690°C，输送至前箱；
[0097]步骤5，铸乳:
[0098]铝合金溶体导入铸嘴，流入铸乳辊进行乳制，同时，使夹送装置继续工作;其中，铸嘴开口度为15mm，铸乳棍外径为860mm，棍缝为8mm，铸乳温度为690°C，铸乳速度为0.6m/min，冷却水压力设定在0.3Mpa，水温设定为25°C。
[0099]步骤6，复合板坯强化:
[0100]开启磁场强度为30mT的稳恒磁场发生装置，将脉冲电流发生器的一端插入前箱的铝合金熔液相，脉冲电流发生器另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相连通，开启脉冲电流发生器，控制脉冲频率为30Hz，占空比为15 %，峰值电流密度在为0.3A/mm2，制得所需尺寸的钛/铝合金复合板坯时，停止浇注，并将铸乳速度调至Om/min，铸乳结束。
[0101]实施例5
[0102]采用实施例1的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，进行钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，包括如下步骤:
[0103]步骤I，配料熔炼:
[0104]根据钛/铝合金复合板坯中的铝合金为1100铝合金，按1100铝合金的标准成分(wt % )Si+Fe: 0.95，Mn: 0.05，余量为Al，称取配料；当铝液温度730°(:时，添加其他金属元素，保温60min;对熔体进行扒渣，将溶体温度调至690°C，转入静置炉静置60min后，对熔体除气，熔炼制得铝合金溶体；
[0105]步骤2，钛带表面处理:
[0106](I)将厚度为0.2mm的钛带，进行碱洗和酸洗，去除表面的油污和氧化皮；
[0107](2)将酸碱洗后的钛带，打磨至表面粗超度为Ra3，进一步保证氧化皮的去除，同时增加钛合金带的接触面积，有利于提高复合强度；
[0108]步骤3:钛带穿过乳辊区:
[0109]调整夹送装置，给钛带施加大小为80MPa的张力，使钛带与铸乳辊表面同步运动，并穿过铸嘴与上乳辊之间的缝隙时，暂停夹送装置；
[0110]步骤4，铝合金熔体输送:
[0111]将铝合金溶体，以在其液相线温度以上700°C，输送至前箱；
[0112]步骤5，铸乳:
[0113]铝合金溶体导入铸嘴，流入铸乳辊进行乳制，同时，使夹送装置继续工作;其中，铸嘴开口度为1mm，铸乳棍外径为400mm，棍缝为4mm，铸乳温度为700 °C，铸乳速度为0.8m/min，冷却水压力设定在0.2Mpa，水温设定为20°C。
[0114]步骤6，复合板坯强化:
[0115]开启磁场强度为20T的稳恒磁场发生装置，将脉冲电流发生器的一端插入前箱的铝合金熔液相，脉冲电流发生器另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相连通，开启脉冲电流发生器，控制脉冲频率为20Hz，占空比为10 %，峰值电流密度在为0.lA/mm2，制得所需尺寸的钛/铝合金复合板坯时，停止浇注，并将铸乳速度调至Om/min，铸乳结束。
[0116]实施例6
[0117]采用实施例1的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，进行钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，包括如下步骤:
[0118]步骤I，配料熔炼:
[0119]根据钛/铝合金复合板坯中的铝合金的为3003铝合金，按3003铝合金标准成分(￥七％)5丨:0.6，？6:0.7，(:11:0.05?0.20，]\111:1.0?1.5，余量为41，称取配料；当铝液温度7500C时，添加其他金属元素，保温300min;对熔体进行扒渣，将溶体温度调至25 V，转入静置炉静置30min后，对熔体除气，熔炼制得铝合金溶体；
[0120]步骤2，钛带表面处理:
[0121 ] (I)将厚度为3mm的钛带，进行碱洗和酸洗，去除表面的油污和氧化皮；
[0122](2)将酸碱洗后的钛带，打磨至表面粗超度为Ra4，进一步保证氧化皮的去除，同时增加钛合金带的接触面积，有利于提高复合强度；
[0123]步骤3:钛带穿过乳辊区:
[0124]调整夹送装置，给钛带施加大小为10MPa的张力，使钛带与铸乳辊表面同步运动，并穿过铸嘴与上乳辊之间的缝隙时，暂停夹送装置；
[0125]步骤4，铝合金熔体输送:
[0126]将铝合金溶体，以在其液相线温度以上680°C，输送至前箱；
[0127]步骤5，铸乳:
[0128]铝合金溶体导入铸嘴，流入铸乳辊进行乳制，同时，使夹送装置继续工作;其中，铸嘴开口度为12mm，铸乳棍外径为1030mm，棍缝为8mm，铸乳温度为680 °C，铸乳速度为3m/min，冷却水压力设定在0.2Mpa，水温设定为30°C。
[0129]步骤6，复合板坯强化:
[0130]开启磁场强度为10mT的稳恒磁场发生装置，将脉冲电流发生器的一端插入前箱的铝合金熔液相，脉冲电流发生器另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相连通，开启脉冲电流发生器，控制脉冲频率为10Hz，占空比为20%，峰值电流密度在为0.5A/mm2，制得所需尺寸的钛/铝合金复合板坯时，停止浇注，并将铸乳速度调至Om/min，铸乳结束。
【主权项】
1.一种钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，其特征在于，包括前箱，铸嘴，铸乳辊，2个稳恒磁场发生装置，脉冲电流发生器，钛带表面处理装置和钛带夹送装置； 所述的铸嘴位于前箱下方，且铸嘴的一端与前箱相连通，铸嘴的另一端与铸乳辊金属熔体流入端相连通，钛带表面处理装置的出口端与钛带夹送装置的入口段相对应，钛带夹送装置的出口端与铸乳辊金属熔体流入端相对应，稳恒磁场发生装置设置在铸乳辊外，且分别位于铸乳辊金属熔体流入端和铸乳辊板坯出口端;脉冲电源发生器设置在铸乳辊外，脉冲电流发生器的一端与前箱的铝合金熔液相对应，脉冲电流发生器的另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相对应。2.根据权利要求1所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，其特征在于，所述的铸乳辊，包括上乳辊和下乳辊，上乳辊和下乳辊呈上下对称设置，辊内通冷却水;上乳辊和下乳辊之间棍缝值为2?8mm，上乳棍和下乳棍外径均为400?1030mm。3.根据权利要求1所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，其特征在于，所述的稳恒磁场发生装置，为直流磁场发生装置，磁场强度为20?10mT，磁场的方向与铸乳方向垂直。4.根据权利要求1所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，其特征在于，所述的脉冲电流发生器，脉冲电源频率为10?50Hz，峰值电流密度为0.1?0.5A/mm2，占空比为10?20%。5.采用权利要求1所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳装置，进行钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤I，配料熔炼: 根据钛/铝合金复合板坯中的铝合金的成分，熔炼制得铝合金溶体； 步骤2，钛带表面处理: 将钛带去除油污和氧化皮； 步骤3:钛带穿过乳棍区: 调整夹送装置，给钛带施加大小为40?120MPa的张力，使钛带与铸乳辊表面同步运动，并穿过铸嘴与上乳辊之间的缝隙时，暂停夹送装置； 步骤4，铝合金熔体输送: 将铝合金溶体，以在其液相线温度以上30?50°C，输送至前箱； 步骤5，铸乳: 铝合金溶体导入铸嘴，流入铸乳辊进行乳制，同时，使夹送装置继续工作;其中，铸嘴开口度为10?15mm，铸乳辊外径为400?1030mm，辊缝为4?6mm，铸乳温度为680?700 °C，铸乳速度为0.6?3m/min，冷却水压力设定在0.2?0.4Mpa，水温设定为20?30°C。 步骤6，复合板坯强化: 开启磁场强度为20?10mT的稳恒磁场发生装置，将脉冲电流发生器的一端插入前箱的铝合金熔液相，脉冲电流发生器另一端与铸乳辊出口端的钛/铝合金复合板坯相连通，开启脉冲电流发生器，控制脉冲频率为20?100Hz，占空比为10?20%，峰值电流密度在为0.1?0.5A/mm2，制得所需尺寸的钛/招合金复合板还时，停止饶注，并将铸乳速度调至Om/min，铸乳结束。6.根据权利要求5所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，其特征在于，所述的步骤I的操作为:根据钛/铝合金复合板坯中的铝合金的成分，称取配料；当铝液温度730?750°C时，添加其他金属元素，保温30?120min;对熔体进行扒渣，将溶体温度调至690?725 °C转入静置炉静置30?60min后，对熔体除气。7.根据权利要求5所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，其特征在于，所述的步骤2的操作为: (1)将钛带，进行碱洗和酸洗； (2)将酸碱洗后的钛带，打磨至表面粗超度为Ra2?4。8.根据权利要求5所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，其特征在于，所述步骤3的钛带厚度为0.2?3mm。9.根据权利要求5所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，其特征在于，所述的铸乳方法制备的复合板还，钛金属层厚度为0.2?3mm，招合金层的厚度在3?7mm。10.根据权利要求5所述的钛/铝合金复合板坯的铸乳方法，其特征在于，所述方法制备的钛/铝复合材料界面没有化合物脆性层，结合强度为20?28N/mm。
【文档编号】B22D11/12GK106077554SQ201610375297
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】许光明, 陈刚, 王昭东, 王国栋
【申请人】东北大学