專利名稱：一種鋁/鈦/鋼三層復(fù)合材料的爆炸焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種鋁/鈦/鋼復(fù)合材料的爆 炸焊接方法。
背景技術(shù)：
爆炸焊接方法是生產(chǎn)金屬復(fù)合板的主要方法。目前，爆炸焊接法可生產(chǎn)復(fù)層 為不銹鋼、鋁及其合金、銅及其合金、鎳及其合金、鈦及其合金、鋯、鉭、金、 銀等與基層為碳素鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼、銅及其合金、不銹鋼、鎳及其合金等各種 組合的復(fù)合板。這些復(fù)合板大量地應(yīng)用于石油、化工、冶金、機械、電子、電 力、汽車、輕工、宇航、核工業(yè)、造船等各工業(yè)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及的鋁/鈦/鋼復(fù) 合材料在造船、金屬冶煉、軌道交通、電力等行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。尤其
在煉鋁冶金行業(yè)，當(dāng)工作溫度大于30(TC時，傳統(tǒng)的鋁/鋼過渡接頭的強度就受 到很大的影響，主要原因是鋁/鋼界面容易形成脆性的鐵鋁金屬間化合物。在鋁/ 鋼間增加一薄層鈦，不但阻斷了鐵鋁間形成金屬間化合物，而且由于鈦和鋼的 結(jié)合強度高、鋁和鈦間的結(jié)合強度也很高，可以保證由鋁/鈦/鋼復(fù)合材料制備的 電極在溫度大于30(TC時使用。然而，由于鈦復(fù)層的厚度小，在lmm 2mm范圍 內(nèi)。這給直接進行鈦鋼爆炸焊接帶來工藝上的困難。另外，直接將大厚度(15mm 以上)的鋁通過爆炸焊接的方法復(fù)合在鈦/鋼復(fù)合板上，鋁層的減薄量也比較大， 從而導(dǎo)致復(fù)合板的生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是薄鈦復(fù)層與鋼板爆炸焊接時，工藝參數(shù)難以控 制，容易導(dǎo)致由于復(fù)合能量過大而在鈦/鋼復(fù)合界面出現(xiàn)大量熔化層，進而形成 脆性鐵鈦金屬間化合物，最終導(dǎo)致鈦/鋼復(fù)合界面結(jié)合強度低劣的問題。本發(fā)明 的目的是提供一種鋁/鈦/鋼復(fù)合材料的爆炸焊接方法，利用該方法制造的鋁/鈦/ 鋼復(fù)合材料具有良好的復(fù)合質(zhì)量。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
所述的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料的爆炸焊接方法，通過兩次爆炸焊接獲得。第一次
爆炸焊接是將lmm 2mm的鈦板和2mm 6mm的鋁板置于基層鋼板之上，基層 鋼板的材質(zhì)為碳素鋼或低合金鋼，三層金屬板之間通過金屬支撐物平行分開。 炸藥布置在鋁板表面，通過爆炸焊接獲得薄厚度鋁層的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料。
所述的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料的爆炸焊接方法，第二次爆炸焊接是將第一次爆炸 焊接獲得的薄厚度鋁層的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料作為基板，鋁層上方通過支撐物平行 安置厚鋁復(fù)層，厚鋁復(fù)層的厚度為12mm 25mm。然后在厚鋁復(fù)層上直接布置炸 藥，通過第二次爆炸焊接可獲得大厚度鋁層的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料。
本發(fā)明的效果和益處是
1、 通過薄鋁板、薄鈦板與鋼板三層一次爆炸焊接，有效地避開了鈦板厚度 太小帶來的參數(shù)選擇困難問題，避免了鈦/鋼直接爆炸焊接時產(chǎn)生界面過熔導(dǎo)致 復(fù)合材料力學(xué)性能低劣的問題，也為第二次焊接厚鋁降低了難度。
2、 通過薄鋁板、薄鈦板與鋼板三層一次爆炸焊接，獲得鋁/鈦/鋼界面的高強 度結(jié)合，并且而為第二次焊接大厚度鋁板準(zhǔn)備了條件。
3、 第二次爆炸焊接屬于同種金屬之間的爆炸焊接，且由于是低硬度的鋁金 屬，可選擇較小的工藝參數(shù)，可將鋁層的減薄量降到最小。第二次爆炸焊接的鋁板厚度可達25mm。


圖1是第一次薄鋁板/薄鈦板/鋼板的爆炸焊接方法示意圖。
圖中l(wèi)金屬支撐物；2工業(yè)電雷管；3炸藥；4薄鋁板；5薄鈦板；6鋼板。 圖2是第二次厚鋁板與薄鋁板/薄鈦板/鋼板爆炸復(fù)合材料爆炸焊接方法示意圖。
圖中l(wèi)金屬支撐物；2工業(yè)電雷管；3炸藥；7厚鋁板；8薄鋁板/薄鈦板/ 鋼板爆炸復(fù)合板。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實施方式
。
如圖1所示，將薄鈦板5兩面、薄復(fù)層鋁板4 一面和鋼板一面用拋光砂輪 打磨去表面氧化皮，露出金屬光澤，將鋼板6置于沙土地基之上，將復(fù)層4和5 通過金屬支撐物平行置于6之上，其中4的表面砂輪處理過的一面朝下，把炸 藥3布置在4表面未處理過的一面，炸藥為膨化銨油炸藥，用8#工業(yè)電雷管2 起爆，爆炸焊接獲得薄鋁板/薄鈦板/鋼板爆炸復(fù)合板。
如圖2所示，將復(fù)合材料8的鋁層一面和厚鋁板7 —面用拋光砂輪打磨去 表面氧化皮，將7通過金屬支撐物1平行置于8之上。把炸藥3布置在7表面 未處理過的一面，炸藥為膨化銨油炸藥，用8#工業(yè)電雷管2起爆，爆炸焊接獲 得厚鋁板/薄鈦板/鋼板的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料。
制造一塊鋁/鈦/鋼復(fù)合材料，鋁層厚度13mm，鈦層厚度1.5mm，鋼層厚度 12mm。鋁層牌號1060，鈦層牌號TA2，鋼層牌號Q235B。復(fù)合材料長寬尺寸 為1500mmX2000mm。第一次爆炸三層金屬的厚度分別為鋁3mm，鈦1.5mm，鋼12mm。鋁鈦間金屬支撐物的高度6mm，鈦鋼之間的金屬支撐物的高度Mmm。 第二次爆炸焊接所使用的厚鋁板厚度為12mm，金屬支撐物的高度為10mm。炸 藥為平行布置，兩次爆炸焊接使用的炸藥量為2.0g/cm2。經(jīng)兩次爆炸焊接獲得的 鋁/鈦/鋼復(fù)合材料具有良好的復(fù)合質(zhì)量，經(jīng)取樣進行結(jié)合強度檢測，證明界面結(jié) 合良好，鋁/鈦結(jié)合界面的斷口在鋁側(cè)，界面剪切強度^80MPa;鈦/鋼界面的斷 口鋸齒均勻連續(xù)，界面剪切強度》210MPa，無過度熔化和分層以及不復(fù)合現(xiàn)象， 爆炸復(fù)合率為100%。 實施例2
如圖1所示，將薄鈦板5兩面、薄復(fù)層鋁板4 一面和鋼板一面用拋光砂輪 打磨去表面氧化皮，露出金屬光澤，將鋼板6置于沙土地基之上，將復(fù)層4和5 通過金屬支撐物平行置于6之上，其中4的表面砂輪處理過的一面朝下，把炸 藥3布置在4表面未處理過的一面，炸藥為膨化銨油炸藥，用8#工業(yè)電雷管2 起爆，爆炸焊接獲得薄鋁板/薄鈦板/鋼板爆炸復(fù)合板。
如圖2所示，將復(fù)合材料8的鋁層一面和厚鋁板7 —面用拋光砂輪打磨去 表面氧化皮，將7通過金屬支撐物1平行置于8之上。把炸藥3布置在7表面 未處理過的一面，炸藥為膨化銨油炸藥，用8#工業(yè)電雷管2起爆，爆炸焊接獲 得厚鋁板/薄鈦板/鋼板的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料。
制造一塊鋁/鈦/鋼復(fù)合材料，鋁層厚度llmm，鈦層厚度1.0mm，鋼層厚度 llmm。鋁層牌號1060，鈦層牌號TA2，鋼層牌號16MnR。復(fù)合材料長寬尺寸 為1500mmX2000mm。第一次爆炸三層金屬的厚度分別為鋁2mm，鈦l.Omm， 鋼11mm。鋁鈦間金屬支撐物的高度5mm，鈦鋼之間的金屬支撐物的高度12mm。 第二次爆炸焊接所使用的厚鋁板厚度為10mm，金屬支撐物的高度為8mm。炸 藥為平行布置，第一次爆炸焊接使用的炸藥量為1.8g/cm2，第二次爆炸焊接使用的炸藥量為2.0g/cm2。經(jīng)兩次爆炸焊接獲得的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料具有良好的復(fù)合 質(zhì)量，經(jīng)取樣進行結(jié)合強度檢測，證明界面結(jié)合良好，鋁/鈦結(jié)合界面的斷口在 鋁側(cè)，界面剪切強度》70MPa;鈦/鋼界面的斷口鋸齒均勻連續(xù)，界面剪切強度 》210MPa，無過度熔化和分層以及不復(fù)合現(xiàn)象，爆炸復(fù)合率為100%。
權(quán)利要求
1.一種鋁/鈦/鋼復(fù)合材料的爆炸焊接方法，其特征在于將復(fù)層鋁(4)和鈦(5)通過金屬支撐物(1)置于鋼板(6)之上，炸藥(3)布置在復(fù)層鋁(4)表面，通過第一次爆炸焊接獲得鋁/鈦/鋼復(fù)合材料；在第一次爆炸焊接獲得的鋁/鈦/鋼復(fù)合材料(8)的鋁側(cè)之上，通過金屬支撐物(1)將復(fù)層鋁(7)置于復(fù)合材料(8)之上，炸藥(3)布置在復(fù)層(7)表面上，通過第二次爆炸焊接，獲得大厚度鋁復(fù)層的鋁/鈦/鋼三層復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁/鈦/鋼復(fù)合材料的爆炸焊接方法，其特征在 于其鋼板(6)的材質(zhì)為碳素鋼或低合金鋼，鈦復(fù)層的厚度是lmm 2mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁/鈦/鋼復(fù)合材料的爆炸焊接方法，其特征在 于第一次爆炸焊接的鋁復(fù)層厚度是2mm 6mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁/鈦/鋼復(fù)合材料的爆炸焊接方法，其特征在 于第二次爆炸焊接的鋁復(fù)層厚度是12mm 25mm。
全文摘要
一種鋁/鈦/鋼三層復(fù)合材料的爆炸焊接方法，屬于金屬復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。其特征是復(fù)層鋁(4)和鈦(5)通過金屬支撐物(1)置于鋼板(6)之上，炸藥(3)布置在復(fù)層鋁(4)表面，通過第一次爆炸焊接獲得鋁/鈦/鋼復(fù)合材料(8)；通過金屬支撐物(1)將復(fù)層鋁(7)置于復(fù)合材料(8)之上，通過第二次爆炸焊接，獲得大厚度鋁復(fù)層的鋁/鈦/鋼三層復(fù)合材料；基板的材質(zhì)為碳素鋼或低合金鋼，鈦復(fù)層的厚度在1mm～2mm范圍，鋁復(fù)層厚度可以達到25mm。本發(fā)明的效果和益處是復(fù)合界面結(jié)合強度高，界面無熔化、分層和不復(fù)合現(xiàn)象，通過三層一次爆炸焊接，避免了由于鈦復(fù)層太薄導(dǎo)致的爆炸焊接工藝參數(shù)難于控制問題。
文檔編號B23K20/06GK101537531SQ200910010698
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者政 姚, 勇 張, 張越舉, 勇 王, 趙恩軍 申請人:大連爆炸加工研究所