[实用新型]Ti-6Al-4V合金和钢板的爆炸复合板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属复合板材，尤其是爆炸复合方法的金属复合板，属于金属复合板制造领域。

背景技术

Ti-6Al-4V合金是用途广泛的钛合金，在航空、汽车、能源、舰船、化工、医疗器械及体育用品等所有应用领域中，该合金占到50％以上。在航空业中，Ti-6Al-4V合金用作重要的零部件，从隔板、机翼、机架到压气机盘、发动机、叶片、气瓶。Ti-6Al-4V是近α合金，具有α+β双相结构。工业级与ELI级Ti-6Al-4V的β转变温度分别为：1010℃～1020℃和970℃～980℃。采用形变热处理，可使合金的显微组织发生变化，从针状组织或片状组织(β转变组织)变成等轴(α+β)组织。等轴组织与针状或片状组织的拉伸强度差异不很明显，而等轴组织的延伸率及疲劳寿命是后者的两倍。因此，等轴组织更适合用于对低周疲劳寿命有严格要求的转动部件，例如压气机盘。然而，β转变组织较(α+β)组织有更好的断裂韧性及高温蠕变强度。

但Ti-6Al-4V合金的成本价值高，大规模生产应用还很受限制。

发明内容

本实用新型目的是，以炸药作为能源，通过爆炸复合的方法生产Ti-6Al-4V合金和钢铁复合板，从而充分利用Ti-6Al-4V合金高性能的条件下，降低使用成本，保证以满足我国化工、冶金等行业大型装备的用途和需要。

本实用新型的技术方案是：Ti-6Al-4V合金和钢板的爆炸复合板，Ti-6Al-4V合金板的厚度在3-20mm，钢板基板厚度为20-100mm。

复层Ti-6Al-4V合金和基层碳钢板之间采用支撑垫片安装、炸药铺置完成后在短边中布置爆速较高的炸药，最终使之实现罗大面积的连续焊接，爆炸复合一次成型后可使贴合率达到100％，最小剪切强度τ_b≥196Mpa。

Ti-6Al-4V合金-钢复合板的爆炸复合是把Ti-6Al-4V合金作为负载面的表层，钢板作为承受载荷的另外一层。爆炸复合是以炸药为能源，在引爆的瞬间，炸药所潜在的化学能，即转化为光能、声能、热能和机械能。爆炸复合就是利用炸药所释放出来的热能和机械能，在高压脉冲载荷作用下，使复板在炸药能量的作用下依次向基板加速运动，并形成一定的弯折角，才能形成基、复板间原子间的结合。

本实用新型的有益效果是：可以较低成本用于高温、化学/石化工工业设备中，也可用于电厂设备。

附图说明

图1为本实用新型复合板爆炸安装的结构示意图

雷管药条1、主体炸药2、保护层3、Ti-6Al-4V合金板4、边缘支撑间隙5、钢板6(基板)、基础7.

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的实施方式。

Ti-6Al-4V合金板-钢板基板的爆炸复合：在现场安装时将Ti-6Al-4V合金板(如超级Ti-6Al-4V合金00Cr25Ni7Mo4N)放置在上面，钢板作为下面一层基板，首先两板之间支撑间隙加大采用10mm，边缘支撑间隙、平行放置，以满足整板材受力分布平均的需要，保证最终复合板力学性能达到平衡，且为了避免药量大在爆炸复合过程中会烧伤复板面，防护层也要加厚。工具钢板的厚度在3-20mm，基板厚度为20-100mm钢板，主体炸药选用2#岩石炸药，爆速2200～3200mm/s。Ti-6Al-4V合金板表面加以防护后均匀布置2#岩石炸药，在沿着宽度边缘布置一条高爆速的1#炸药，其爆速5000～6500mm/s，药条厚度高于主体炸药10mm，宽度为15mm，起爆点放在Ti-6Al-4V合金板边部(见图1)。爆炸复合后，经热处理、矫平，贴合率为100％，剪切强度τ_b≥196Mpa。Ti-6Al-4V合金和钢板的爆炸复合板经加工成型后构成石油、化工造船、制药、核工业的较低成本的用材。