[发明专利]一种粉末冶金-热轧制备不锈钢复合板的方法

说明书

本发明公开一种粉末冶金‑热轧制备不锈钢复合板的方法。采用了金属粉末作为中间材，其微细尺寸和良好的流动性使得复板和基板间的缝隙得以良好的填充，热轧后可得到复合率达到100％的不锈钢复合板。

技术领域

本发明属于金属复合材料领域，尤其是提供了一种粉末冶金结合热轧工艺制备不锈钢复合板方法。

背景技术

不锈钢复合板是一种最常见的、用途最广泛的金属复合材料，它保留不锈钢的耐腐蚀，耐磨、抗磁等性能以及外表美观的特点又兼具有碳钢或合金钢良好的可焊性、成形性、拉伸性、导热性的特点，可以广泛应用于冶金、造船、宇航、制药、食品、建筑、电子、化工、机械、国防等领域。

不锈钢复合板常用的几种生产方法有：钎焊复合法、爆炸复合法、爆炸焊接轧制法和热轧复合法。钎焊复合法是将钎料置于复层金属与基层金属之间，通过加热后施加压力，使复层与基层金属结合起来的方法，该方法操作简单，但制备的复合板结合强度不高，适用于复合强度要求不高的金属复合板；爆炸复合法可以使两种熔点差别很大的金属瞬间完成复合，避免了界面生成金属间化合物，但是该方法生产的复合板尺寸较小且板形较差，产品质量不稳定，能量消耗大，污染环境，成材率低；爆炸焊接轧制法是采用爆炸制坯，再利用热轧机组轧制成型的方法，由于受爆轧复合坯料规格的限制，其产品规格也有限，另外也带来了爆炸工艺能量消耗大，生产效率低、污染环境等缺点。热轧复合法(真空热轧复合法)是将复层金属和基层金属置于真空焊接室内焊接制备复合坯，再通过热轧工艺使复层和基层金属结合的方法，它具有生产效率高，产量大的特点，尤其是对于规格、定型的批量产品有很大的经济优势，因此，该方法是不锈钢复合板生产的主要发展趋势。真空热轧复合法由于待复合表面加工精度高和焊接质量要求高，因而复合坯的制备过程比较复杂、周期长、成本高。若制坯过程中处理不当，热轧后会显著地降低复合板的复合率。

针对热轧复合存在的问题，有研究者选择在复层和基层间加纯铁中间材，可显著地提高了复合板的结合率，但待复合板表面加工依然增加复合板的制造成本。目前为止，还未有采用金属粉末作为中间材制备不锈钢复合板的报道。

发明内容

为了克服上述真空热轧复合技术存在的制备复杂、周期长、成本高及结合率不高等缺陷，本发明目的在于提供了简单的粉末冶金-热轧制备不锈钢复合板的方法不锈钢复合板的方法，在降低不锈钢复合板的制造成本基础上，使制备的复合板结合率可达到100％。

为了实现发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种粉末冶金-热轧制备不锈钢复合板的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)准备坯料：复层坯料为不锈钢，基层坯料为碳钢或合金钢；

2)制备预合金金属粉末：取粒度≤50nm的纳米氧化钛粉末和粒度≤100μm 金属粉末，经混合后放入在真空或液氮冷却条件下的高能球磨机内球磨，球磨转速为500～800rad/min，球磨时间为8～12h，获得预合金金属粉末；所述纳米氧化钛粉末在预合金金属粉末中的质量分数为0.1％～0.5％；所述金属粉末是氩气雾化工艺制得，其材质可以是与复层相同材质的不锈钢粉末，也可以是与基层材质相同碳钢或合金钢的粉末，并要求金属粉末中氧、氮质量百分含量均小于0.01％；

3)制备复合坯：

所述复合坯为双面复合坯或单面复合坯；

若为双面复合坯：基层、双复层待复合表面边部预先倒角后相对放置，沿三侧密封焊接，留一侧将复合粉末填充到复层和基层间的缝隙内，震实后直至粉末密度达到3.0～3.2g/cm³，最后将装粉一侧密封焊接；