[发明专利]一种双层或多层金属复合管棒型坯的制备方法

说明书

本发明涉及一种双层或多层金属复合管棒型坯的制备方法，包括以下步骤：a.准备原料；b.准备铸模；c.装模；d.浇铸复合；e.冷却成型；f.制备多层金属复合坯；本发明实现了采用常规模铸法获得双金属复合管棒型坯，并可通过后续塑性变形得到金属复合管棒型材，其生产成本低、复合效果好。

技术领域

本发明涉及金属材料复合浇铸技术领域，尤其涉及一种双层或多层金属复合管棒型坯的制备方法。

背景技术

双层或多层金属复合材料通常是以不锈钢、钛合金、镍基合金、硬质耐磨材料等做覆材，以碳钢、低合金钢等廉价金属做基材，通过冶金方式结合而成。这种复合材料既具备基体材料高强度、高塑韧性、优良的焊接性能以及低廉的生产成本等优点，又具备覆层材料耐蚀、耐磨、抗氧化、华丽美观等特性，具有同规格纯覆层材料无法比拟的价格优势和使用性能。因此，使用双层或多层金属复合材料代替单一的覆层材料具有广阔的应用前景。复合材料轧制法因为效率高、成材率高、产量高，到目前为止一直是制备双层或多层金属复合材料的最佳选择。而复合坯料是轧制复合材料必须的原料，鉴于管棒型材塑性变形的特殊性，采用常规套管焊接法制备的复合坯料通常难以承受轧制时反复交替变化的拉压应力，容易导致轧制过程中覆层与基体之间分层开裂，造成复合失败。因此，制备出满足轧制需求的双层或多层金属复合管棒型坯具有重要意义。

目前，制备双金属复合钢管坯的方法很多，最常采用的方法就是嵌套法，即先将待复合的管坯内外表面处理干净，然后将其中小直径的管坯插入大直径管坯内，将组合坯料的端部进行焊接密封，经过冷拔或冷扩后再进行扩散退火制成复合管坯或复合管材。中国专利公开文献CN103982711A、CN103464508A、CN103481033A、CN102274853A、CN102537531A、CN104384859A等均采用先嵌套复合，再进行压力加工的方法制备复合管材。该类方法的最大弊端就是工艺繁琐、生产效率低，需要较大的塑性变形才能消除覆层与基体之间存在的间隙。专利公开文献CN101670383A、CN101566256A、JPH02229616A等采用了钎焊法制坯，该种方法是在两种管坯之间增加了隔离层，可以阻止界面脆性化合物生成，提高了界面韧性，但制坯之后也必须采用较大的塑性变形才能提高界面结合强度。中国专利公开文献CN103962558A、CN101934370B等采用喷射成型技术，在内层管坯的外表面喷射另一种金属熔体制备复合管坯，该种方法虽可获得表面细晶或超细晶金属层，但是表面层金属厚度不易控制，喷射成型效率不高，工艺参数不易控制。日本专利公开文献JPH0292436A采用双结晶器连续浇铸的方法制备复合钢管，采用该法制备的复合管坯具有界面结合强度高、生产效率高等优点，但采用双结晶器连续浇铸时，准确控制液态金属结晶难度很大。中国专利公开文献CN104588436A首先采用消失模铸造的方法浇注出内层薄壁高合金耐蚀管坯，再在高合金管坯外部采用砂型铸造的方法浇注出外层碳钢管坯，制成双金属复合管坯。该方法采用两步砂型铸造法，工序复杂，制备效率低，生产成本高。专利公开文献CN101530898A、CN101704084A、CN101530907A、CN101804450A、CN102581250A、US5558150A、JPH0890190A等都采用了离心浇铸复合制备管坯的方法。该类方法是采用离心浇铸设备，将待复合的两种金属熔体分批分层地浇注到离心铸模内，从而使得两种金属材料在界面处形成冶金熔合。这种方法浇铸出来的复合管坯界面结合强度高，但缺点是界面区混熔严重，工艺也比较复杂，生产成本较高。

发明内容

本发明提供了一种双层或多层金属复合管棒型坯的制备方法，实现了采用常规模铸法获得双金属复合管棒型坯，并可通过后续塑性变形得到金属复合管棒型材，其生产成本低、复合质量好。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种双层或多层金属复合管棒型坯的制备方法，包括以下步骤：