【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【】本專利技術(shù)涉及鈦鋼復(fù)合板制備，尤其涉及一種以feconicr系高熵合金為過渡層的鈦鋼復(fù)合板及其制備方法。
技術(shù)介紹
0、
技術(shù)介紹
1、鋼具有良好的力學(xué)性能及可加工性，成本相對較低，但其耐腐蝕性能一般；而鈦具有高的比強(qiáng)度及優(yōu)異的耐蝕性，但是成本較高，特別是作為結(jié)構(gòu)部件使用時(shí)，經(jīng)濟(jì)性問題值得考慮。鈦/鋼復(fù)合通過合理的方式把鋼和鈦結(jié)合起來，不僅能獲得兩種材料的性能優(yōu)勢，同時(shí)可以降低構(gòu)件的使用成本，逐漸成為單一鈦材的替代品，廣泛應(yīng)用于石油、化工以及海洋工程等民用和國防工業(yè)領(lǐng)域。鈦鋼復(fù)合板的制備方法主要有：爆炸復(fù)合法、擴(kuò)散復(fù)合法、爆炸復(fù)合-軋制法以及軋制復(fù)合法。但是爆炸復(fù)合法的工序較為復(fù)雜且能量消耗大、污染環(huán)境、成材率也相對低。擴(kuò)散復(fù)合法生產(chǎn)的復(fù)合板的尺寸較小，難以滿足用戶對大尺寸板材的使用要求。由于大噸位軋機(jī)的不斷迭代升級，以及對大尺寸復(fù)合板的軋制技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前已經(jīng)能夠通過軋制來生產(chǎn)大尺寸的鈦鋼復(fù)合板，這將大幅度降低鈦鋼復(fù)合板的成本。
2、然而，金屬鈦和鋼在化學(xué)成分和物理性能(如熔點(diǎn)、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和比熱容)上存在較大差異，導(dǎo)致兩者在復(fù)合時(shí)易生成脆性的金屬間化合物以及碳化鈦相，從而降低界面的結(jié)合強(qiáng)度。因此，在進(jìn)行鈦鋼軋制復(fù)合時(shí)，通常通過在鈦和鋼間加入過渡層金屬來減少界面脆性相的形成，進(jìn)而提高界面結(jié)合強(qiáng)度。cn104907333a公開了一種以鎳為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法，cn104998903a公開了一種以銅為中間層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法，cn109693433b公開了一種以if鋼為中間層的鈦
3、研究表明，高熵合金(high?entropy?alloy，hea)具有典型的四大效應(yīng)：熱力學(xué)上的高熵效應(yīng)、動(dòng)力學(xué)上的遲滯擴(kuò)散效應(yīng)、結(jié)構(gòu)上的晶格畸變效應(yīng)、性能上的雞尾酒效應(yīng)。高熵效應(yīng)的具體體現(xiàn)為均勻互溶后獲得簡單的無序固溶體結(jié)構(gòu)而非金屬間化合物；遲滯擴(kuò)散效應(yīng)體現(xiàn)在化學(xué)成分的復(fù)雜性和晶格畸變的嚴(yán)重性使得原子在合金內(nèi)部的擴(kuò)散變得異常困難。這兩種效應(yīng)將有利于防止在異種金屬連接過程中界面處生成厚度較大的金屬間化合物反應(yīng)層等，大大降低界面結(jié)合時(shí)的脆性失效傾向。與此同時(shí)，有別于純組元過渡層金屬，具備耐蝕性能的高熵合金(含cr)可以提高過渡層及復(fù)合板的抗腐蝕性。而feconicr系高熵合金是一類能滿足該要求的候選成分體系。
4、因此，為了進(jìn)一步提高鈦鋼復(fù)合板的界面綜合性能，需要開發(fā)出一種高耐蝕且界面結(jié)合性能優(yōu)異的鈦鋼復(fù)合板及其制備方法，所以本專利技術(shù)提供了一種以feconicr系高熵合金為過渡層的鈦鋼復(fù)合板及其制備方法來應(yīng)對現(xiàn)有技術(shù)的不足，以解決或減輕上述一個(gè)或多個(gè)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種以feconicr系高熵合金為過渡層的鈦鋼復(fù)合板及其制備方法，通過合理組坯和軋制溫度控制，優(yōu)化軋制工藝，控制界面處的合金元素的擴(kuò)散及金屬間化合物的形成，實(shí)現(xiàn)鋼與鈦的高品質(zhì)軋制復(fù)合。
2、一方面，本專利技術(shù)提供一種以feconicr系高熵合金為過渡層的鈦鋼復(fù)合板，所述鈦鋼復(fù)合板包括鋼材層和鈦材層，所述鈦鋼復(fù)合板還包括過渡層，所述鋼材層通過過渡層連接鈦材層，所述過渡層為feconicr系高熵合金。
3、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述feconicr系高熵合金的各組元成分范圍大于5.0wt.％且小于35.0wt.％，其中，5.0％≤fe≤35.0％，5.0％≤co≤35.0％，5.0％≤ni≤35.0％，5.0％≤cr≤35.0％。
4、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述鋼材層為普碳鋼板材，所述普碳鋼板材為q235或q345中的一種或多種。
5、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述鈦材層為工業(yè)鈦板材，所述工業(yè)鈦板材為ta1或ta2中的一種或多種。
6、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述鋼材層和鈦材層的長度比和寬比度均為1，厚度比為1.0～5.0。
7、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述過渡層的長寬與鋼材層和/或鈦材層相同，厚度為0.5～1.0mm；
8、所述鋼材層長度為0.5～2m，寬度為0.2～1m，厚度為10～30mm；
9、所述鈦材層長度為0.5～2m，寬度為0.2～1m，厚度為5～20mm。
10、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述鈦鋼復(fù)合板還包括包覆層和隔離層，所述包覆層包括上板層、下板層和四塊周側(cè)板層，所述上板層通過隔離層連接鋼材層，所述下板層通過隔離層連接鈦材層，四塊周側(cè)板層分別包覆于上下連接的鋼材層和鈦材層的四個(gè)周側(cè)。
11、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述包覆層為普通碳素鋼a3，所述上板層和下板層的長度和寬度均比鋼材層多20mm，所述上板層和下板層的厚度均為6～10mm。
12、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述隔離層為玻璃纖維隔離布，所述隔離層長度和寬度均與鋼材層相同，所述隔離層厚度為1～2mm。
13、如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種以feconicr系高熵合金為過渡層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
14、s1：預(yù)設(shè)包覆層、隔離層、鋼材層、過渡層和鈦材層，其中，包覆層設(shè)置在鋼材層和鈦材層外部，隔離層同時(shí)設(shè)置在鋼材層和包覆層之間以及鈦材層和包覆層之間，過渡層設(shè)置在鋼材層和鈦材層質(zhì)檢；
15、s2：選取普碳鋼板材作為鋼材層的組坯用原料，選取工業(yè)鈦板材作為鈦材層的組坯用原料；選取高熵合金薄板材作為過渡層原料；
16、s3：選取普通碳素鋼a3作為包覆層，選取玻璃纖維隔離布作為隔離層；
17、s4：對鋼材層和鈦材層的待接觸表面進(jìn)行預(yù)處理；
18、s5：按照預(yù)設(shè)方式進(jìn)行復(fù)合板組坯；
19、s6：在包覆層與鋼材層和鈦材層之間的空隙使用普通碳素鋼a3進(jìn)行完全填充，并在包覆層的任意一側(cè)預(yù)留直徑5～10mm的圓孔，形成第一復(fù)合坯；
20、s7：將第一復(fù)合坯四邊進(jìn)行多道次氬弧焊，焊縫深度為15～20mm，焊后通過預(yù)留孔進(jìn)行抽真空處理，真空度低于5×10-2pa，形成第二復(fù)合坯；
21、s8：將第二復(fù)合坯加熱至890±20℃保溫，保溫時(shí)間為2～4h，開軋溫度為845±20℃，單道次壓下率為15％～30％，總壓下率≥75％，終軋溫度為720℃以上，空冷至室溫，形成第三復(fù)合坯；
22、s9：將第三復(fù)合坯進(jìn)行切邊、去包套、表面修磨后得到厚度為2～16mm的鈦鋼復(fù)合板，其板幅可達(dá)2.5～3m，鈦鋼層厚度比可調(diào)。
23、與現(xiàn)有技術(shù)相本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種以FeCoNiCr系高熵合金為過渡層的鈦鋼復(fù)合板，所述鈦鋼復(fù)合板包括鋼材層和鈦材層，其特征在于，所述鈦鋼復(fù)合板還包括過渡層，所述鋼材層通過過渡層連接鈦材層，所述過渡層為FeCoNiCr系高熵合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述FeCoNiCr系高熵合金的各組元成分范圍大于5.0wt.％且小于35.0wt.％，其中，5.0％≤Fe≤35.0％，5.0％≤Co≤35.0％，5.0％≤Ni≤35.0％，5.0％≤Cr≤35.0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述鋼材層為普碳鋼板材，所述普碳鋼板材為Q235或Q345中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述鈦材層為工業(yè)鈦板材，所述工業(yè)鈦板材為TA1或TA2中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述鋼材層和鈦材層的長度比和寬比度均為1，厚度比為1.0～5.0。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述過渡層的長寬與鋼材層和/或鈦材層相同，厚度為0.5～1.0m
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述鈦鋼復(fù)合板還包括包覆層和隔離層，所述包覆層包括上板層、下板層和四塊周側(cè)板層，所述上板層通過隔離層連接鋼材層，所述下板層通過隔離層連接鈦材層，四塊周側(cè)板層分別包覆于上下連接的鋼材層和鈦材層的四個(gè)周側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述包覆層為普通碳素鋼A3，所述上板層和下板層的長度和寬度均比鋼材層多20mm，所述上板層和下板層的厚度均為6～10mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述隔離層為玻璃纖維隔離布，所述隔離層長度和寬度均與鋼材層相同，所述隔離層厚度為1～2mm。
10.一種以FeCoNiCr系高熵合金為過渡層的鈦鋼復(fù)合板的制備方法，用于制備上述權(quán)利要求1-9之一所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種以feconicr系高熵合金為過渡層的鈦鋼復(fù)合板，所述鈦鋼復(fù)合板包括鋼材層和鈦材層，其特征在于，所述鈦鋼復(fù)合板還包括過渡層，所述鋼材層通過過渡層連接鈦材層，所述過渡層為feconicr系高熵合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述feconicr系高熵合金的各組元成分范圍大于5.0wt.％且小于35.0wt.％，其中，5.0％≤fe≤35.0％，5.0％≤co≤35.0％，5.0％≤ni≤35.0％，5.0％≤cr≤35.0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述鋼材層為普碳鋼板材，所述普碳鋼板材為q235或q345中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述鈦材層為工業(yè)鈦板材，所述工業(yè)鈦板材為ta1或ta2中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋼復(fù)合板，其特征在于，所述鋼材層和鈦材層的長度比和寬比度均為1，厚度比為1.0～5.0。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁盛隆，李俊卓，陳星民，王學(xué)林，尚成嘉，
申請(專利權(quán))人：陽江合金材料實(shí)驗(yàn)室，
類型：發(fā)明
國別省市：
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