一种锆钢复合板及其制备方法与流程

本发明公开了一种复合材料及其制备方法，特别是一种锆钢复合板及其制备方法。

背景技术：

目前，锆钢复合板制造方法主要有爆炸复合法和爆炸制坯-轧制法。爆炸复合法通常在常温下进行，指利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法，但由于爆炸复合受自身工艺限制，制作复合板板面较小、生产效率低，且因复合板基板变形较大而仅适用于厚金属板的复合。爆炸-轧制复合法则存在工序复杂、影响复合板结合强度的因素多、能耗大、生产周期长以及制作成本较高等缺点，这一系列的问题极大地限制了该方法的使用。此外，上述两种方法还存在噪音大和污染环境等缺点，不利于环保，故往往需要一个远离人群的工作环境，由此导致某些企业只能选择较为偏僻的地点进行生产，其运输成本等也会随之升高。

技术实现要素：

发明目的：本发明公开了一种锆钢复合板及其制备方法，该锆钢复合板结合强度较高、板面大、复层薄、成本低，可工业化批量生产；该制备方法环保无污染，并且避免了制备过程中脆性相的生成和杂质元素的扩散。

技术方案：一种锆钢复合板，包括碳钢层、过渡层、锆层；其特征在于：所述过渡层包括预过渡层和第一过渡层；预过渡层为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或者多种；第一过渡层为纯钛。

一种锆钢复合板制备方法，包括如下步骤：

1)选择碳钢板、预过渡层、第一过渡层和锆板，将板子剪切至所需尺寸，并对表面做处理；

2)配制隔离剂；

3)将锆板涂抹隔离剂的一面相对放置，并点焊固定；

4)将碳钢板、预过渡层、第一过渡层和锆板依次堆叠放置，叠放顺序依次为，碳钢板、预过渡层、第一过渡层、锆板、隔离层、锆板、第一过渡层、预过渡层、碳钢板；

5)沿碳钢板四周封焊，形成空腔，预留通气孔焊接通气管，该通气孔与所述空腔连通；

6)将通气管与真空泵连接，抽真空，密封通气管；

7)将复合板坯加热后，采用轧机压延复合，空冷至常温得到复合板；

8)退火处理，将复合板校平；

9)切除板料头、尾和两侧焊接部分，清除隔离层，清洗板面。

具体的，步骤2)中配置隔离剂具体过程为：取目数大于40目的氧化铝粉或氧化镁粉和有机物粉末与水按(2-3)：(1-2)：100的比例混合并搅拌均匀，并涂抹在锆板的非结合面，静止晾干或置于烘箱烘干，烘箱温度不得高于180℃。

具体的，步骤5)中的通气孔位于封焊四角距离侧边50-300mm范围内。

具体的，步骤6)抽真空，真空度不大于0.0001mpa，

具体的，步骤7)加热复合板坯时具体将复合板坯加热至700-1000℃，保温120-210min。步骤7)采用轧机压延复合第一道变形率不得低于10％；经多次轧制总变形率为80％-90％。

具体的，步骤8)退火处理具体为：将复合板加热至650-700℃，保温30-80min。

有益效果：本发明公开的一种锆钢复合板及其制备方法，锆钢复合板相较于传统的爆炸复合板，具有板幅大、复层薄、成本低、受环境影响因素较小、可批量化生产等优势。该制备方法环保无污染，并且可以一次成型两个锆钢复合板，效率较高。本发明公开的锆钢复合板及其制备方法采用了预过渡层和第一过渡层作为中间层，可以避免碳钢板中部分元素扩散至锆板中形成脆性相；并且第一过渡层采用了与zr元素同族的元素材料，并且第一过渡层不仅与锆板结合强度较强，其与预过渡层的结合强度也高于锆板与预过渡层的结合强度，从而使得该锆钢复合板强度满足相关标准要求，机械加工性能良好。

附图说明

图1为本发明锆钢复合板组坯时的剖面图；

图2为本发明锆钢复合板焊接通气孔时的结构示意图。

具体实施方式

一种锆钢复合板制备方法，包括如下步骤：

1)选择厚度为100mm的碳钢板、厚度为1.5mm的预过渡层、厚度为1.5mm的过渡层和厚度为10mm的锆板，将板子剪切至所需尺寸，并对表面做处理；

2)配制隔离剂，取目数大于40目的氧化铝粉或氧化镁粉和有机物粉末与水按(2-3)：(1-2)：100的比例混合并搅拌均匀，并涂抹在锆板的非结合面，静置晾干或置于烘箱烘干，烘箱温度不得高于180℃；

3)将锆板涂抹隔离剂的一面相对放置，并点焊固定；

4)将碳钢板、预过渡层、过渡层和锆板依次堆叠放置，叠放顺序依次为，碳钢板1、预过渡层21、第一过渡层22、锆板3、隔离层4、锆板3、过渡层22、预过渡层21、碳钢板1，如附图1所示，预过渡层21可以为铜、铜合金、铁、铁合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铌或铌合金中的一种或者多种，本实施例采用铜作为预过渡层；第一过渡层22为纯钛；

5)将位于最外侧的两个碳钢板1四周封焊，形成空腔，同时在封焊四角距离侧边50-300mm范围内预留通气孔焊接通气管，如图2所示；

6)将通气管与真空泵连接，抽真空，真空度不大于0.0001mpa，密封通气管；

7)将复合板坯加热至700-1000℃，保温120-210min，采用轧机压延复合，第一道变形率不得低于10％；经多次轧制总变形率为80％-90％，空冷至常温得到复合板；

8)退火处理，将复合板加热至650-700℃，保温30-80min，将复合板校平；

9)切除板料头、尾和两侧焊接部分，清除隔离层，清洗板面；

最终，得到两张锆厚度2mm，碳钢厚度20mm，剪切强度大于140mpa，内弯180°合格，外弯180°合格，侧弯180°合格的锆钢复合板。该锆钢复合板包括碳钢层1、过渡层2、锆层3；过渡层2包括预过渡层21和第一过渡层22；预过渡层21为铜，第一过渡层22为纯钛。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种锆钢复合板及其制备方法，该锆钢复合板包括碳钢层、过渡层、锆层。该锆钢复合板中间增加了一层过渡层，该过渡层能够避免碳钢层中的部分元素扩散至锆层，形成脆性相，影响碳钢与锆层的结合强度。该锆钢复合板制备方法采用真空轧制复合，无污染，且对工作环境要求不高。

技术研发人员：葛伟;刘尊慈;陈怀刚
受保护的技术使用者：南京佑天金属科技有限公司
技术研发日：2019.05.07
技术公布日：2019.08.06