專利名稱：一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋制連接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的復合方法。
背景技術：
鉬屬于難熔金屬，熔點高、熱強度高、彈性模量高而且抗腐蝕性能優(yōu)異。 鉬的硬度很高，機械加工困難。鉬及其合金在宇航、原子能、電子和民用工業(yè) 中有重要的應用價值，能夠作為火箭發(fā)動機噴管材料、高溫和熔鹽反應堆結構 材料、高溫爐發(fā)熱體及反射屏的材料，同時也是在抗液體金屬、熔融玻璃腐蝕 等一系列要求工作溫度較高和抗腐蝕的工作領域中必不可少的金屬材料。由于 鉬不與氫發(fā)生反應，所以鉬是氫氣高溫爐發(fā)熱體或反射屏的最佳用材。不銹鋼 是最為常用的結構材料，強度較高、成本低、綜合性能好。在航空工業(yè)中(噴 管、機翼前緣、輻射屏蔽)、核工業(yè)(熱交換器、支承格柵)中、化學工業(yè)中 以及真空電子器件的陽極常常需要把鉬與不銹鋼或者是可伐材料進行焊接，因 此鉬與不銹鋼的連接是一個急需解決的問題。
鉬的熔點為2610。C，大約比不銹鋼的熔點高IOO(TC，屬于難熔金屬，二 者的焊接困難很大。TIG焊操作簡單、成本低、適用范圍廣，但是在鉬與不銹 鋼的TIG熔化焊接時的焊接溫度很高，二者的物理性能尤其是線膨脹系數存 在較大的差異，因此在焊接的高溫條件下會形成較大的焊接應力，這就使得焊 接時容易產生開裂的現(xiàn)象，而且在高溫下鉬會與不銹鋼的化學元素之間形成硬 度高、脆性大的金屬間化合物，導致接頭脆化，使得焊接接頭開裂甚至無法形 成完整的焊接接頭，另外二者的熔點差別很大，容易造成低熔點材料的流失、 合金元素燒損或蒸發(fā)，給連接帶來了很大的困難。
爆炸焊接是制造異種材料復合板的主要方法之一，但是爆炸焊接的連接界 面會產生強烈的塑性變形，容易形成多種宏觀和微觀的缺陷，造成連接界面處 的組織和性能不均勻，焊接復合板難以在腐蝕性環(huán)境下應用。另外由于鉬的低 溫沖擊韌性低，在采用爆炸焊接的方法進行鉬和不銹鋼板的連接時極易產生鉬 脆裂的問題，只有把鉬板加熱到40(TC以上時與不銹鋼進行爆炸焊接才能夠實 現(xiàn)良好的連接。但是鉬板的預熱使得焊接工藝更為復雜，而且在大氣環(huán)境下材料的氧化問題也給連接帶來了困難。
為此有必要發(fā)明一種新型的鉬與不銹鋼復合板的連接方法，這種方法能夠 有效地解決鉬與不銹鋼物理性能差異大、直接連接會形成大量脆性的金屬間化 合物及鉬低溫沖擊韌性低等問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋制連 接方法，以解決由于鉬與不銹鋼物理性能差異大，而導致的焊接應力高、直接 連接容易形成大量的硬度高、脆性大的金屬間化合物及鉬低溫沖擊韌性低等問 題。
本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是本發(fā)明的軋制連接方法是 這樣完成的 一、取不銹鋼板、鉬板及紫銅箔待用，先將不銹鋼板的連接表 面與鉬板的連接表面銑平，將不銹鋼板、鉬板和紫銅箔酸洗，然后將不銹鋼板 和鉬板疊放在一起，將紫銅箔夾在不銹鋼板和鉬板的中間構成三層金屬板，所 述三層金屬板的一端通過兩個鉚釘固定在一起構成一個復合板；二、將上述所 述復合板放入真空室中，當真空度達到(l 3)xl(^Pa時開始對復合板加熱，加 熱溫度為850~1050°C，加熱速度為300~600°C/h，之后，對復合板保溫 10 45min;三、對復合板進行軋制連接，軋制溫度為850~1050°C，壓縮率為 15%~35%，軋制速度為0.038~0.2m/s，軋制后的復合板在真空中冷卻至200°C 以下取出。
本發(fā)明的有益效果是 一、本發(fā)明采用在真空中軋制連接的方法制造鉬與 不銹鋼的復合板，由于連接過程在真空中進行，因此可以避免在加熱時連接材 料的氧化，在高溫下進行軋制，鉬塑性好、沖擊韌性高。二、由于軋制連接過 程時間很短，因此在保證連接形成的同時能夠有效地控制連接材料之間的擴 散，從而有效地控制對連接不利的脆性的金屬間化合物的體積分數。三、在軋 制力矩的作用下連接板材和中間層材料均發(fā)生塑性變形，這能夠有效的實現(xiàn)連 接材料表面的緊密接觸，因此這種方法對連接材料表面的要求不高，能夠焊接 面積較大的板材，且連接材料的相對厚度和相對位置可以是任意的組合，沒有 嚴格的限制。經過軋制連接后的連接材料的組織和性能更為均勻，連接界面沒 有明顯的缺陷，鉬與不銹鋼復合板能夠在高溫和腐蝕性環(huán)境下應用。四、加入 紫銅箔作為鉬與不銹鋼連接的中間層材料，這樣可以避免在連接過程中鉬與不
銹鋼的化學元素之間形成硬度高、脆性大的金屬間化合物。由于紫銅塑性好， 因此在軋制過程中紫銅的塑性變形程度較大，能夠促進連接表面之間的緊密接 觸和連接，而且紫銅具有一定的強度，能夠保證復合板具有較高的結合強度， 紫銅的成本也較低，應用價值高。五、采用本發(fā)明的方法制成的鉬與不銹鋼復 合板可在真空電子器件、航空工業(yè)、核工業(yè)以及化學工業(yè)中應用。


圖1是本發(fā)明的復合板的真空熱軋過程示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式的軋制連接方法 是這樣完成的 一、取不銹鋼板1、鉬板2及紫銅箔3待用，先將不銹鋼板1 的連接表面與鉬板2的連接表面銑平，將不銹鋼板1、鉬板2和紫銅箔3酸洗，
然后將不銹鋼板1和鉬板2疊放在一起，將紫銅箔3夾在不銹鋼板1和鉬板2 的中間構成三層金屬板，所述三層金屬板的一端通過兩個鉚釘4固定在一起構 成一個復合板；二、將上述所述復合板放入真空室中，當真空度達到 (l~3)xl(T3Pa時開始對復合板加熱，加熱溫度為850~1050°C，加熱速度為 300 600°C/h，之后，對復合板保溫10 45min;三、對復合板進行軋制連接， 軋制溫度為850 1050°C，壓縮率為15°/。 35%，軋制速度為0.038~0.2m/s，軋 制后的復合板在真空中冷卻至200°C以下取出。
本實施方式中，鈦合金板2與不銹鋼板1用電火花線切割的方法切割成所 需要的尺寸。本實施方式中所制得的復合板的總厚度為2~40mm，連接界面的 金屬間化合物層的總厚度控制在3pm以下，復合板的抗拉強度為 350 400MPa。
具體實施方式
二結合圖l說明本實施方式，本實施方式在步驟一中，所 用的紫銅箔3的厚度為(U 0.5mm，經銑平后的不銹鋼板1和鉬板2的厚度分 別為l~20mm。可保證鈦合金板2與不銹鋼板1連接可靠。其它軋制連接方法 與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖l說明本實施方式，本實施方式的步驟一中，在 三層金屬板一端的上表面上鉆兩個通孔，將兩個鉚釘4分別壓入兩個通孔內， 鉚釘4的兩端與三層金屬板的上下表面平齊。
本實施方式中，使用液壓式萬能試驗機將鉚釘4壓入到三層金屬板中，鉚
釘4被壓縮后截面積膨脹從而固定待軋制連接的板材，避免其在軋制過程中在 軋制力的作用下分開。其它軋制連接方法與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式在步驟二中，當真空度達到2xl(^Pa時開始 對復合板加熱，加熱溫度為100(TC,加熱速度為450°C/h，之后，對復合板保 溫30min，保證連接板材的內部和表面的溫度一致。其它軋制連接方法與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
五本實施方式在步驟二中，當真空度達到lxl(^Pa時開始 對復合板加熱，加熱溫度為850°C，加熱速度為300°C/h，之后，對復合板保 溫10min，保證連接板材的內部和表面的溫度一致。其它軋制連接方法與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
六本實施方式在步驟二中，當真空度達到3xl0'卞a時開始 對復合板加熱，加熱溫度為1050。C，加熱速度為600°C/h，之后，對復合板保 溫45min，保證連接板材的內部和表面的溫度一致。其它軋制連接方法與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
七本實施方式在步驟三中，對復合板進行軋制連接，軋制 溫度為95(TC，壓縮率為25%，軋制速度為0.1m/s，保證軋制過程的順利進行 和復合板連接的形成。其它軋制連接方法與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式在步驟三中，對復合板進行軋制連接，軋制 溫度為85(TC，壓縮率為15%，軋制速度為0.038m/s，保證軋制過程的順利進 行和復合板連接的形成。其它軋制連接方法與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九本實施方式在步驟三中，對復合板進行軋制連接，軋制 溫度為1050°C，壓縮率為35%，軋制速度為0.2111/3，保證軋制過程的順利進 行和復合板連接的形成。其它軋制連接方法與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十結合圖l說明本實施方式，本實施方式是本發(fā)明的一個
具體實施例本實施例的軋制連接方法是這樣完成的 一、選取長x寬x厚二
(100~1000) x (50~120) x (1~20) mm的鉬板2和長x寬x厚=(100~1000) x (50~120) x (1~20) mm的不銹鋼板1， 二者的相對厚度可以根據需要選擇， 選取厚度為0.1~0.5mm的紫銅箔3作為中間層材料，先將不銹鋼板1的連接表 面與鉬板2的連接表面銑平，將不銹鋼板1、鉬板2和紫銅箔3酸洗，以去除 連接表面的油污和影響連接的雜質，然后將不銹鋼板1和鉬板2疊放在一起，
將紫銅箔3夾在不銹鋼板1和鉬板2的中間構成三層金屬板，所述三層金屬板 的一端通過兩個鉚釘4固定在一起構成一個復合板，用鉚釘4固定防止連接過 程中連接材料分離，也可以采用點焊的方法固定；二、將上述所述復合板放入 真空加載室中，當真空度達到(l 3)xl(^Pa時開始對復合板加熱，加熱溫度為 850~1050°C，加熱速度為300~600°C/h，之后，對復合板保溫10 45min;三、 對復合板進行軋制連接，軋制溫度為850 1050"C，壓縮率為15%~35%，軋制 速度為0.038~0.2m/s，軋制后的復合板在真空中冷卻至200°C以下取出，避免 復合板在高溫下與空氣接觸被氧化。
權利要求
1、一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋制連接方法，其特征在于所述軋制連接方法是這樣完成的一、取不銹鋼板(1)、鉬板(2)及紫銅箔(3)待用，先將不銹鋼板(1)的連接表面與鉬板(2)的連接表面銑平，將不銹鋼板(1)、鉬板(2)和紫銅箔(3)酸洗，然后將不銹鋼板(1)和鉬板(2)疊放在一起，將紫銅箔(3)夾在不銹鋼板(1)和鉬板(2)的中間構成三層金屬板，所述三層金屬板的一端通過兩個鉚釘(4)固定在一起構成一個復合板；二、將上述所述復合板放入真空室中，當真空度達到(1～3)×l0-3Pa時開始對復合板加熱，加熱溫度為850～1050℃，加熱速度為300～600℃/h，之后，對復合板保溫l0～45min；三、對復合板進行軋制連接，軋制溫度為850～1050℃，壓縮率為15％～35％，軋制速度為0.038～0.2m/s，軋制后的復合板在真空中冷卻至200℃以下取出。
2、 根據權利要求1所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋 制連接方法，其特征在于所述步驟一中，所用的紫銅箔(3)的厚度為 0.1~0.5mm，經銑平后的不銹鋼板(1)和鉬板(2)的厚度分別為l~20mm。
3、 根據權利要求1或2所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板 的軋制連接方法，其特征在于所述步驟一中，在三層金屬板一端的上表面上 鉆兩個通孔，將兩個鉚釘(4)分別壓入兩個通孔內，鉚釘(4)的兩端與三層 金屬板的上下表面平齊。
4、 根據權利要求1所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋 制連接方法，其特征在于所述步驟二中，當真空度達到2xl0—spa時開始對復 合板加熱，加熱溫度為IOO(TC，加熱速度為450°C/h，之后，對復合板保溫 30min。
5、 根據權利要求1所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋 制連接方法，其特征在于所述步驟二中，當真空度達到lxl(^Pa時開始對復 合板加熱，加熱溫度為850"C，加熱速度為30(TC/h，之后，對復合板保溫10min。
6、 根據權利要求1所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋 制連接方法，其特征在于所述步驟二中，當真空度達到3xl(^Pa時開始對復 合板加熱，加熱溫度為1050°C，加熱速度為600°C/h，之后，對復合板保溫 45min。
7、 根據權利要求1所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋制連接方法，其特征在于所述步驟三中，對復合板進行軋制連接，軋制溫度為950。C，壓縮率為25°/。，軋制速度為0.1m/s。
8、 根據權利要求1所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋 制連接方法，其特征在于所述步驟三中，對復合板進行軋制連接，軋制溫度 為85(TC，壓縮率為15%，軋制速度為0.038m/s。
9、 根據權利要求1所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋 制連接方法，其特征在于所述步驟三中，對復合板進行軋制連接，軋制溫度 為1050"C，壓縮率為35%，軋制速度為0.2m/s。
10、 根據權利要求1所述的一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋 制連接方法，其特征在于所述步驟三中，經軋制連接后的復合板的總厚度為 2 40mm。
全文摘要
一種用于異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的軋制連接方法，它涉及一種異質難熔金屬鉬與不銹鋼復合板的復合方法。針對鉬與不銹鋼物理性能差異大，而導致的焊接應力高、直接連接容易形成大量的硬度高、且脆性大的金屬間化合物及鉬低溫沖擊韌性低等問題。方法是將不銹鋼板和鉬板的連接面銑平，將不銹鋼板、鉬板和紫銅箔酸洗后，將紫銅箔夾在不銹鋼板和鉬板中間固定構成復合板，將復合板放入真空室中，真空度為(1～3)×10^-3Pa，加熱溫度為850～1050℃，加熱速度為300～600℃/h，對復合板保溫10～45min后軋制連接，軋制溫度為850～1050℃，壓縮率為15％～35％，軋制速度為0.038～0.2m/s，軋制后的復合板在真空中冷卻至200℃以下取出。本發(fā)明可實現(xiàn)低溫抗沖擊韌性低的鉬與不銹鋼高強度連接的目的。
文檔編號B21B37/74GK101362148SQ200810137120
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月16日 優(yōu)先權日2008年9月16日
發(fā)明者楊士勤, 趙東升, 閆久春 申請人:哈爾濱工業(yè)大學