[发明专利]一种钛/钢层状复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛/钢层状复合材料的制备方法，属于金属复合材料制造技术领域。

背景技术

钛-钢复合板在化工、电力、机械等方面得到了广泛应用，且需求量在不断增加；长期以来，钛-钢复合材料主要由爆炸复合法和轧制复合法来生产，然而爆炸复合法要使用炸药进行爆炸，具有危险性，且由于爆炸瞬间温度很高，生产的钛-钢复合板会产生FeTi、Fe2Ti等脆性化合物，使复合板结合强度下降，抗弯曲性能下降；轧制复合法生产的钛-钢复合板结合强度低，轧件尺寸偏差较大，表面质量不够好，轧制法所需设备较复杂，占地面积大，且不适于生产。和爆炸复合法相比，用真空焊合法制备钛-钢复合板工艺安全，无污染，操作简单方便，成本低，且真空焊合法温度可控制，不会产生FeTi、Fe2Ti等脆性化合物，产品界面结合强度较好，具有良好的应用前景；与轧制法相比，真空焊合法所生产的钛/钢复合板结合强度好，尺寸偏差较小，表面质量好，所需设备简易，占地面积小，且适于生产塑性较低的合金。

发明内容

本发明提供一种钛/钢层状复合材料的制备方法，是一种操作简单方便，成本低，无污染，操作安全的复合材料制备工艺。

本发明制备钛-钢层状复合材料的技术方案是：将钛板和钢板进行预处理，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10^-2～10^-4Pa、加热温度740℃～1319℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加3～5MPa的压力，反应时间为1～10小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。

所述钛板为纯钛或钛含量大于10wt%的钛合金，厚度为0.8mm～10mm。

所述钢板的厚度为2mm～20mm。

所述钛板表面的预处理是先将钛板表面打磨，然后用10％的碱溶液浸泡一小时，再用蒸馏水冲洗，再用5％HF+15％HNO₃浸泡一小时，之后用蒸馏水冲洗干净，最后用真空干燥箱干燥两个小时。

所述钢板表面预处理是先将钢板表面打磨，用5%HCl溶液处理钢板表面铁锈，用去离子水清洗钢板表面，之后在真空干燥箱中干燥两个小时。

本发明的有益效果是：本发明制备出的钛/钢层状复合板具有界面结合性好、成本低、耐蚀性能好等优点，与爆炸复合法相比，本发明具有工艺安全、无污染、操作简单方便等优点，且温度可控制，不会产生FeTi、Fe2Ti等脆性化合物而导致产品抗弯曲性能下降，具有良好的应用前景；与轧制法相比，真空焊合法所生产的钛-钢复合板结合强度好，尺寸偏差较小，表面质量好，所需设备简易，占地面积小，且适于生产塑性较低的合金。用该方法制备的钛/钢层状复合材料比爆炸法和轧制法制备的钛/钢复合材料的抗弯曲性能提高10％～30％。

附图说明

图1是本发明钛/钢复合材料结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施方式一：如图1所示，本发明的钛/钢层状复合材料的制备方法为：将钛板（钛板为钛含量为10wt%的钛合金，厚度为0.8mm）和钢板（钢板的厚度为2mm）表面进行预处理，先将钛板表面打磨，然后用10％的碱溶液浸泡一小时，再用蒸馏水冲洗，再用5％HF+15％HNO₃浸泡一小时，之后用蒸馏水冲洗干净，最后用真空干燥箱干燥两个小时，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10^-4Pa、加热温度740℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加5MPa的压力，反应时间为8小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。

实施方式二：如图1所示，本发明的钛/钢层状复合材料的制备方法为：将钛板（钛板为纯钛，厚度为2mm）和钢板（钢板的厚度为12mm）表面进行预处理，先将钛板表面打磨，然后用10％的碱溶液浸泡一小时，再用蒸馏水冲洗，再用5％HF+15％HNO₃浸泡一小时，之后用蒸馏水冲洗干净，最后用真空干燥箱干燥两个小时，然后将两块钛板中间夹钢板叠放在一起，在真空度为10^-2Pa、加热温度1200℃的炉体条件下，向上述叠放板材的单位面积上施加3MPa的压力，反应时间为1小时，随炉冷却后即得到钛/钢层状复合材料。