[实用新型]大面积锆钛钢爆炸复合板

说明书

技术领域

本实用新型是用爆炸复合方法生产金属爆炸复合板，其属于复合板制造领域。

背景技术

锆材具有高温强度高、耐腐蚀性好、可加工性好和热中子吸收截面低等综合性能，有突出的核性能，是发展原子能工业不可缺少的材料，可作反应堆芯结构材料。近年在化学工业中的应用也逐渐增多。锆的表面易形成一层稳定的耐腐蚀保护膜，即使保护膜遭到破坏，也能迅速自动在生成。锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料。但在国内由于受材料和冶炼水平的限制目前还无法生产出高性能的锆材，所以几乎都依靠进口，因此在保证不降低设备使用寿命和性能的前提下，采用大面积锆/钛/钢爆炸复合板，不仅充分利用了材料的特性——由锆材作为接触腐蚀介质的第一层，由钢板作为承受载荷的第三层，把钛板放在第二层起到过渡的作用，而且还大大降低了设备的造价，节约了用材。

国内大面积锆/钛/钢爆炸复合板研发工作因受复层材料的限制（因受国内熔炼技术的限制），一直到本世纪初才开始从美国进口锆板材进行大面积锆/钛/钢爆炸复合板的研发工作，经大量的试验发现锆材料较一般的不锈钢的耐腐蚀性能要好的多。而且随着国内化学工业的发展，设备制造所需对于单件板面积也越来越大，这给爆炸复合带来很大的困难。由于以上种种原因，所以国内使用大面积锆/钛/钢爆炸复合板的非常少，即使使用也是依靠从美国或日本进口，不但价格昂贵，而且交货周期很长，这样不利于国内大面积锆/钛/钢爆炸复合板设备的推广应用，更不利于民族工业的发展。因此必须自主创新，研发出大面积大面积锆/钛/钢爆炸复合板的制作工艺，这对降低设备制造成本、缩短设备制造周期将起到重要意义。

实用新型内容

本实用新型所解决的问题是，以炸药作为能源，通过爆炸复合的方法生产大面积锆钛钢爆炸复合板，以实现国产化的要求，满足我国化工等行业发展的需要。

本实用新型的技术方案是：大面积锆钛钢爆炸复合板，钛板在锆板和钢板中央，锆板厚度为2-5mm，钛板厚度为2-5mm，钢板厚度为25-60mm，锆板、钛板和钢板的板幅尺寸即长度和宽度分别为4-8m和2-3m。

大面积锆钛钢爆炸复合板的爆炸复合是把锆板作为接触腐蚀介质的第一层，钛板起到过渡的作用第二层，钢板作为承受载荷的第三层。

在复层锆、过渡层钛和基层碳钢板之间采用支撑垫片安装、炸药铺置完成后在锆材表面上沿着长度方向中间铺置爆速较高的炸药，最终使之实现大面积的连续焊接，满足ASTM B-898《活泼与难容金属复合板》标准的要求，通过爆炸复合后贴合率达到99%以上，最小剪切强度T_b≥140Mpa。

由于爆炸复合过程中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、复板间的有效结合。由于有三层金属之间复合，在爆炸复合过程中形成弯折角较困难，因此静态参数必须采用大间隙、小药量。但是实践证明采用大间隙、小药量对于一些超长（长度大于4M）效果并不明显。因为爆炸过程会产生射流，从而对基、复板表面进行自清理，使得新鲜金属结合，但是板幅过大后射流物质越来越多，到两端后射流物质就不能完全排除，部分射流就被拘束在结合区内，导致两端结合强度差甚至是不贴合。因此采用线引爆方式，在布药时，在锆板上沿着长边方向连续地铺放爆速较高的炸药，以改变射流运动的方向，向宽边排出，缩短了射流在结合区运动的距离，避免射流拘束在结合区。在基板、过渡板、复板安装支撑间隙时，锆材和钛板之间的边部支撑间隙比中间稍大，这样也为到达边部的射流提供更通畅的通道，同时也可避免两端射流堆积。所以采用端部小角度安装和线引爆法一次爆炸复合生产出了板幅尺寸为5800mm×2600mm（L×W）的大面积锆/钛/钢爆炸复合板。

本实用新型的有益效果是，对于大面积的锆板和钢爆炸复合贴合率和剪切强度满足ASTM B-898《活泼与难容金属复合板》标准的要求，本实用新型在制备和使用时节省了成本，满足了国内化工等行业发展的需要。

附图说明

图1是本实用新型结构和爆炸过程的示意图。

具体实施方式

下面具体说明本实用新型的实施方式。如图所示，雷管1、1#岩石乳化炸药2、保护层3、锆板4、钛板5、支撑片6，钢板7、地基8。