CN111663134A - 金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合板生产领域，具体涉及一种金属粉末固态沉积‑轧制生产钛钢复合板的方法。首先对钢(或钛合金)基板表面进行清洁，对拟喷射沉积的钛合金(或碳钢、不锈钢)粉末进行预热，然后采用气动力喷涂技术将金属粉末固态喷射沉积在基板表面形成沉积层。将所得带沉积层的基板保温一段时间后加热到高温，进行轧制，之后对所得复合板进行热处理，得到性能优良的钛钢复合板。本发明可以提高钛钢复合板制造效率，有效降低废品率，可以制造任意厚度和任意长度的钛钢复合板。
Description
技术领域
本发明属于复合板生产领域，具体涉及一种金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法。
背景技术
钛钢复合板兼具优良的耐蚀性和强韧性，在石化、冶金、电力等行业有广泛的应用。目前，生产钛钢复合板采用的技术为爆炸焊接技术或者焊接和轧制相结合的技术。爆炸焊接存在尺寸受限、界面熔化等缺点，焊接-轧制技术存在界面氧化、中间开裂等缺点，无法生产大尺寸无焊缝钛钢复合板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，利用气动力喷涂技术在钢(或钛合金)基板表面沉积一层钛合金(或钢)沉积层，经过加热保温和高温轧制得到钛钢复合板。从而，可以提高钛钢复合板制造效率，有效降低废品率，可以制造任意厚度和任意长度的钛钢复合板。
本发明的技术方案如下：
一种金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，包括以下步骤：
(1)对钢或钛合金基板进行表面清洁；
(2)将拟固态沉积的钛合金或钢粉末进行预热，预热温度为100～1200℃，保温时间0.5～180min；
(3)采用气动力喷涂技术将步骤(2)中经过预热的钛合金或钢粉末喷射在钢或钛合金基板表面，钛合金粉末喷射在钢基板表面，钢粉末喷射在钛合金基板表面，在基板表面形成沉积层；
(4)将步骤(3)沉积后得到的带沉积层基板置于加热炉中保温一段时间，保温温度为100～1200℃，保温时间为10～180min；
(5)将步骤(4)保温得到的板材加热到100～1300℃，然后进行轧制，轧制下压率为10～80％；
(6)对步骤(5)中轧制得到的钛钢复合板进行热处理，在100～1000℃保温10～180min，在空气中、炉中或油中冷却。
所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，步骤(1)中，钢或钛合金基板为碳钢、不锈钢或钛合金的板材。
所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，步骤(2)中，钛合金或钢粉末为商用钛合金、不锈钢或碳钢的粉末，预热温度为100～1200℃，保温时间0.5～180min。
所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，步骤(3)中，气动力喷涂条件为：加速气体为压缩空气、氮气、氦气之一或两种以上的混合气体，气体压力为1.0～4.0MPa，气体加热温度为100～1200℃，送粉速率为5～150g/min，喷枪距离钢或钛合金基板10～40mm，沉积层厚度为20～3000μm。
所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，步骤(3)中，优选的气体加热温度为400～500℃，沉积层厚度为100～200μm。
所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，步骤(4)中，优选的保温温度为800～1100℃，保温时间为30～60min。
所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，步骤(5)中，优选的板材加热温度为900～1100℃，轧制下压率为30～50％。
所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，步骤(6)中，优选的热处理包括在500～700℃保温60～90min，在空气中、炉中或油中冷却。
本发明的设计思想是：
本发明方法首先对钢(或钛合金)基板表面进行清洁，对拟喷射沉积的钛合金(或碳钢、不锈钢)粉末进行预热，然后采用气动力喷涂技术将金属粉末固态喷射沉积在基板表面形成沉积层。将所得带沉积层的基板保温一段时间后加热到高温，进行轧制，之后对所得复合板进行热处理，得到性能优良的钛钢复合板。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明可以通过改变粉末成分，方便地生产不同成分的钛钢复合板。
2、本发明通过气动力喷涂技术可以快速生产任意厚度的沉积层，从而得到厚度不同的钛钢复合板。
3、本发明通过气动力喷涂技术实现两种金属成分的预结合，两种金属间界面洁净，避免现有爆炸焊接技术和焊接-轧制技术存在的氧化，开裂问题。
4、本发明工艺简单，成本低廉，可以生产大尺寸的钛钢复合板材。
附图说明
图1-图2为实施例1生产的一种金属粉末固态沉积-轧制钛钢复合板界面金相照片。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，在以发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下面的实施例。
实施例1：生产碳钢/钛复合板
本实施例中，将Q235碳钢基板进行酸洗，之后再用丙酮、酒精冲洗烘干，最后进行喷砂活化处理。将钛合金粉末置于真空炉中加热到300℃，保温60min。利用气动力喷涂技术将加热后的钛合金粉末固态沉积在Q235碳钢基板表面，选用压缩空气作为加速气体，主气压力2.0MPa，加热温度500℃，送粉速率为50g/min，喷枪距工件20mm，生产沉积层厚度500μm。将带沉积层的基板置于加热炉中加热到400℃，保温120min。将经过去应力退火后的钛钢复合板加热到900℃，然后进行轧制，轧制下压率为50％。将轧制后的钛钢复合板加热到600℃，保温30min，在空气中冷却，得到结合强度高，强韧性好的钛钢复合板，其性能指标如下：屈服强度300MPa，拉剪强度150MPa。
如图1-图2所示，图片下部为碳钢与钛层的界面，可以看到两相界面平直，结合良好，无开裂。
实施例2：生产不锈钢/钛复合板
本实施例中，将304不锈钢基板进行酸洗，之后再用丙酮、酒精冲洗烘干，最后进行喷砂活化处理。将钛合金粉末置于真空炉中加热到300℃，保温60min。利用气动力喷涂技术将加热后的钛合金(合金牌号为：Ti65)粉末固态沉积在304不锈钢基板表面，选用压缩空气作为加速气体，主气压力2.5MPa，加热温度600℃，送粉速率为30g/min，喷枪距工件30mm，生产沉积层厚度800μm。将带沉积层的基板置于加热炉中加热到400℃，保温120min。将经过去应力退火后的钛钢复合板加热到1000℃，然后进行轧制，轧制下压率为50％。将轧制后的钛钢复合板加热到600℃，保温30min，在炉中冷却，得到结合强度高，强韧性好的钛钢复合板，其性能指标如下：屈服强度300MPa，拉剪强度160MPa。
实施例3：生产钛/碳钢复合板
本实施例中，将钛合金(合金牌号为：Ti65)基板进行酸洗，之后再用丙酮、酒精冲洗烘干，最后进行喷砂活化处理。将Q235碳钢粉末置于真空炉中加热到400℃，保温60min。利用气动力喷涂技术将加热后的Q235碳钢粉末固态沉积在钛合金基板表面，选用压缩空气作为加速气体，主气压力2.0MPa，加热温度500℃，送粉速率为100g/min，喷枪距工件40mm，生产沉积层厚度500μm。将带沉积层的基板置于加热炉中加热到700℃，保温120min。将经过去应力退火后的钛钢复合板加热到1100℃，然后进行轧制，轧制下压率为50％。将轧制后的钛钢复合板加热到600℃，保温30min，在油中冷却，得到结合强度高，强韧性好的钛钢复合板，其性能指标如下：屈服强度420MPa，拉剪强度180MPa。
实施例4：生产钛/不锈钢复合板
本实施例中，将钛合金(合金牌号为：Ti65)基板进行酸洗，之后再用丙酮、酒精冲洗烘干，最后进行喷砂活化处理。将304不锈钢粉末置于真空炉中加热到400℃，保温60min。利用气动力喷涂技术将加热后的304不锈钢粉末固态沉积在碳钢基板表面，选用压缩空气作为加速气体，主气压力2.5MPa，加热温度600℃，送粉速率为80g/min，喷枪距工件10mm，生产沉积层厚度2000μm。将带沉积层的基板置于加热炉中加热到400℃，保温120min。将经过去应力退火后的钛钢复合板加热到1200℃，然后进行轧制，轧制下压率为60％。将轧制后的钛钢复合板加热到700℃，保温30min，在空气中冷却，得到结合强度高，强韧性好的钛钢复合板，其性能指标如下：屈服强度400MPa，拉剪强度180MPa。
实施例结果表明，采用本方法生产的钛钢复合板，钛/钢界面平直，结合强度高，强韧性好。该方法操作简单，易于控制，适应性强，可以生产大尺寸、多种成分的钛钢复合板的，国内外未见报导。
Claims (8)
1.一种金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)对钢或钛合金基板进行表面清洁；
(2)将拟固态沉积的钛合金或钢粉末进行预热，预热温度为100～1200℃，保温时间0.5～180min；
(3)采用气动力喷涂技术将步骤(2)中经过预热的钛合金或钢粉末喷射在钢或钛合金基板表面，钛合金粉末喷射在钢基板表面，钢粉末喷射在钛合金基板表面，在基板表面形成沉积层；
(4)将步骤(3)沉积后得到的带沉积层基板置于加热炉中保温一段时间，保温温度为100～1200℃，保温时间为10～180min；
(5)将步骤(4)保温得到的板材加热到100～1300℃，然后进行轧制，轧制下压率为10～80％；
(6)对步骤(5)中轧制得到的钛钢复合板进行热处理，在100～1000℃保温10～180min，在空气中、炉中或油中冷却。
2.按照权利要求1所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，其特征是，步骤(1)中，钢或钛合金基板为碳钢、不锈钢或钛合金的板材。
3.按照权利要求1所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，其特征是，步骤(2)中，钛合金或钢粉末为商用钛合金、不锈钢或碳钢的粉末，预热温度为100～1200℃，保温时间0.5～180min。
4.按照权利要求1所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，其特征是，步骤(3)中，气动力喷涂条件为：加速气体为压缩空气、氮气、氦气之一或两种以上的混合气体，气体压力为1.0～4.0MPa，气体加热温度为100～1200℃，送粉速率为5～150g/min，喷枪距离钢或钛合金基板10～40mm，沉积层厚度为20～3000μm。
5.按照权利要求4所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，其特征是，步骤(3)中，优选的气体加热温度为400～500℃，沉积层厚度为100～200μm。
6.按照权利要求1所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，其特征是，步骤(4)中，优选的保温温度为800～1100℃，保温时间为30～60min。
7.按照权利要求1所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，其特征是，步骤(5)中，优选的板材加热温度为900～1100℃，轧制下压率为30～50％。
8.按照权利要求1所述的金属粉末固态沉积-轧制生产钛钢复合板的方法，其特征是，步骤(6)中，优选的热处理包括在500～700℃保温60～90min，在空气中、炉中或油中冷却。
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