钛-钢金属复合材料

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1、金属复合材料一、概念、性能及用途 金属复合材料，是指利用复合技术或多种、化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的复合材料，其极大地改善单一金属材料的热 膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性 能，因而被广泛应用到产品广泛应用于石油、化工、船舶、冶金、矿山、机 械制造、电力、水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等工 业领域。 二、生产方式、方法 1、国内外复合复合材料的生产方式主要有固 液相结合法、固相间结 合法、叠板热轧法、扩散压接法、堆焊法、堆焊热轧法等。最常见的固相间 结合法是爆炸焊接和热轧轧制。 爆炸焊接不锈复合钢板的方法在国内外的开发

2、和应用均起步稍晚。60 年代开发，70 年代发展成熟，进入商业化生产。 2、轧制不锈复合钢复合钢板的方法早在20 世纪 30 年代就引起了一些 研究者的关注，轧制复合分为热轧复合和冷轧复合。这种复合法产量高，尺 寸精度高，工艺及装备较为成熟，但往往要进行表面处理和退火强化处理， 例： 钛-钢复合板 GB 8547-87 本标准适用于耐蚀压力容器、贮槽及其他用途的钛 -钢爆炸复合板或爆 炸-轧制复合 1 术语 11 钛-钢复合板：用爆炸或爆炸 -轧制方法使钛(复材)与普通钢(基 材)达到冶金结合的金属复合板。 12 基材、复材、复合板的总厚度、外弯曲、内弯曲等 定义按 GB6396-86复合钢板

3、性能试验方法 的规定。 2 品种 21 分类和代号复合板的分类和各类的代号应符合表1 的规定。 表 1 生产种类代 号用途分类爆炸 钛-钢复 合板0 类 BO B1 O 类：用于过渡接头，法 兰等的高结合强度，且不允 许不结合区存在的复合板 1 类 2 类B21 类：将钛材作为强度设 计的或特殊用途的复合板， 如管板等 2 类：将钛材作为耐蚀设 计，而不考虑其强度的复合 板，如简体等爆炸-轧 制 钛- 钢复合板1 类 2 类BR1 BR2注：爆炸钛-钢复合板以“爆”字汉语拼音字头 “B”表示；爆炸 -轧制钛 -钢复合板以。“爆”和“热”字汉语拼音字头。 “BR”表示。 22 适用材料复合板复材

4、和 基材应符合表 2 的规定，表中所列 的复材 与基材可以。自由结合。经供需双方协商也可提供 其他复材或 基材的复合 板。 表 2 复 材基 材GB 3621-83钛及钛合 金板材中的 TA1、TA2 Ti-0.3 Mo-0.8 Ni Ti-0.2PdGB 709-88热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及 允许偏差 GB 711-88优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢 带 GB 712-88船体用结构钢 GB 713-86锅炉用碳素钢和低合金钢钢板 GB 3274-82普通碳素结构钢和低合金结构钢 热轧厚钢板技术条件 GB 3531-83低温压力容器用低合金钢厚钢板 技术条件 GB 6655-86多

5、层压力容器用低合金钢钢板 GB 6654-86压力容器用钢和低合金钢厚钢板 23 供货状态 复合板以爆炸 (B)或爆炸-轧制(BR)状态交货。爆炸复合板一般以消除 应力(M)状态供应，其热处理制度按本标准附录A 的规定。 24 规格、外形尺寸及允许偏差 241 复合板的厚度、宽度 (或直径)、长度的尺寸及其允许偏差应符 合表 3 和表 4 的规定。经供需双方协商也可提供其他规格或尺寸允许偏差有 特殊要求的复合板。 表 3 mm 复合板厚 度复合 板厚度允 许偏差板宽度(或直径)及允许偏差宽度1100 1600宽度16002200818 192 8 294 6 476 40 8 1 O 1 2

6、1 5+15 O +50 O +50 0 +50 0+15 O +50 0 +50 0 +50 0+30 O +50 O +50 0 +50 O 表 4 mm 复合板厚 度复合板长度及其允许偏差长度11OO1600长度160 02800长度280 0450081 8 19 64+15 0 +50 0+15 0 +50 0+25 0 +50 O协 商 协 商242 宽度大于 1100mm 或长度大于 2200mm 的复合板允许复材或 基材 拼焊。 243 复合板复材的 厚度一般为 1510mm 爆炸复合板复材厚度 的 允许偏差不大于复材名义 厚度的+10 -20；爆炸一轧制复合板复材厚度 的允许

7、偏差不 大于复材名义 厚度的+20 -10。 244 复合板基材的厚度间隔按 GB709-88 的规定执行。 245 复合板的不平度应符合表 5 的规定。需方有特殊要求时，可由 供需双方协商确定。 表 5 复合板分类O 类、1 类 2 类厚度30mm复合板不平度 ，mmmB大于基 材或复材 标准中196 (20) 138 (内 弯 180 。 ， 外 弯内弯时 按基材 标 准较低一方 的规定 值14)由复材 标准决 定 规定不 够 2 倍 时 取 2 倍 ； 外 弯时为 复合板 厚 度的 3 倍注：当用户要求时，供方可以做基材的拉伸试验，其抗拉强度应达到基材 相应标准的要求。 复合板的抗拉强度

8、理论下限标准值B 按 321 计算。 爆炸-轧制复合板的伸长率可以由供需双方协商确定。 321 复合板的抗拉强度理论下限标准值B 按下列公式计算： B =(t11+t22) / (t1+t2) 式中：1-基材抗拉强度下限标准值， Nmm2(kgfmm2 )； 2-复材抗拉强度 下限标准值， Nmm2(kgfmm2)； t1基材厚度， mm； t2复材厚度，mm。 33 结合面积复合板的结合状态、结合面积应符合表8 的规定。 表 8 0 类1 类2 类面积结合 率为 10 096面积结合率大于 98；单个不 结合区的长度 不大于 75mm，其面积不大 于 45cm2面积结合率大于 95：单个不

9、结合区的面积 不大于 60cm234 拼焊质量基材 或复材的拼焊焊缝应满足以下条件： a复材焊缝和基材焊缝应经无损检验，其判定标准及焊缝要求由供需 双方协商确定； b拼板最小板宽不小于 300mm： c基材和复材对接焊缝距离不小于 100mm。 35 表面质量 351 爆炸复合板以原始表面交货，长度小于3000mm 的爆炸-轧制 复合板以酸洗表面交货。需方对表面有特殊要求时，可由供需双方协商确定。352 复合板复材的 表面不允许有裂纹、起皮、压折、金属或非金属 夹杂物等宏观缺陷。允许有不 超出复材厚度 公差之半的划伤、凹坑、压痕 等缺陷。 353 允许顺加工方向清除复材表面 的局部缺陷，但清理

10、 后复材的 厚度不得小于其最小允许厚度。 354 复材表面未贯穿到基材的较小缺陷允许焊接修补，修补后的表 面应与复材表面齐平。 4 试验方法 41 化学成分仲裁分析方法 411 复材化学成分 的仲裁分析方法按 46981469816-84钛 及钛合金化学分析方法 进行。 412 基材化学成分的仲裁分析方法按 223122350钢铁及合 金化学分析方法 进行。 42 力学性能和工艺性能检验方法复合板的剪切强度试验、弯曲试验、 室温拉力试验按 GB6396-86 进行。 43 结合面积检验方法复合板的结合状态和结合面积用超声波探伤法检 验，探伤方法按本标准附录 B 进行。 44 外形尺寸检查方法

11、441 复合板的厚度在距顶角不小于 100mm，距边部不小于 20mm 处 测量。 442 复合板的厚度可用千分尺、卡尺测量，也可用超声波测厚仪测量。用超声波测厚仪测量时，每张板材取任意10 点的平均值。 443 复合板复材的 厚度按 GB6396-86 的规定进行测量。 45 表面质量检查方法复合板的表面质量用肉眼进行检查。 5 检验规则 51 检查和验收 511 产品应由供方技术检验部门进行检验，并保证产品质量符合本 标准的要求。 512 需方对收到的产品可进行复验，如复验结果与本标准规定不符 时，应在收到产品之日起三个月内向供方提出，由供需双方协商解决。 52 组批复合板应成批提交验收，

12、每批应由同一牌号 (复材基材 )、 类别、复材熔炼炉号、规格、状态、加工工艺的产品组成。 53 检验项目每批产品的检验项目应符合表9 的规定。 表 9 检验项目复合板种类B0B1B2BR1BR2拉伸试验O0剪切试验O0000内弯试验O0外弯试验超声波探 伤OO0OO外形尺寸OO0OO表面质量OO0O0注：表中符号说明： o 表示必做的试验项目； 表示需由供需双方协商确定 检验项目；表示不必做的试验项目。 54 取样位置与取样数量 541 复材的化学成分以原铸锭的化学成分报出，基材的化学成分按 原合格证报出。 5：42 力学性能与工艺性能检验从每批产品中任取一张，按测试项目 各取一个横向试样 (

13、剪切试样不做规定 )。允许从同一生产周期、同一工艺的试板或余料中切取试样。 543 复合板的结合面积应逐张进行检验，其检验项目应符合表10 的规定。 表 10 0 类和 1 类复 合板2 类复合板全面探伤周边按 50mm 宽的范围内连续探伤，其余沿 200mm 距离的网格 探伤544 复合板的外形尺寸和表面质量应逐张进行检查。 复材厚度的测量 允许每批取 1 张板材进行。 55 重复试验 在力学性能和工艺性能检验中，如有1 个试样的结果不合格时，则从 原受验板材(如原受验板材尺寸不够时，可在同批产品中另取 )或试板上取 双倍试样进行该不合格项目的复验。复验后仍有1 个试样的结果不合格时， 则该

14、批产品报废，或逐张对不合格项目进行复验。合格者重新组批交货 。 6 交货重量 当合同中没有特别注明时，复合板均按理论重量交货。复合板的理论重 量按复材和基材的厚度、复合板的长度和宽度计算1mm 厚的钛板和钢板的 理论重量分别为 451kgm2 和 785kgm2 。 7 标志、包装、运输、贮存 (略) 附录 A 复合板的热处理制度 (补充件) 复合板需进行消除应力退火时，其热处理制度按如下要求执行： a热处理温度： 54025； b保温时间：小于 3h； c加热和冷却速度： 80200h。 附录 B 钛-钢复合板的超声波探伤方法 (补充件) 本方法是以钢或不锈钢为基材，以钛为复材，总厚度大于8

15、mm，单层 一次复合的爆炸及爆炸 -轧制复合板的超声波探伤方法。 B1 一般要求 B11 目的主要用于探测复合板 的复材与基材之间的贴合程度。 B12 方法类别本标准规定采用纵波脉冲反射法 (或多次脉冲反射法 )进行超声波探伤。接触法或水浸法均可使用。 B13 对探伤人员的要求探伤操作人员应达到部级或与此相当的学会 级三级以上无损检测人员水平；签发及解释检验报告人员应达到部级或与此 相当的学会二级以上人员水平。 B14 探伤表面。 B141 复合板表面不得有影响探伤的氧化皮、油污及锈蚀等其他污 物。 B142 探伤表面粗糙度 Ra 应不大于 5m。 B143 在规定的探伤灵敏度下，材料的噪声电平不大于5。 B2 探伤设备 B21 探伤仪器 B211 使用脉冲反射式超声波探伤仪。探伤仪器应符合ZBY230- 84A 型脉冲反射式超声波探伤仪通用技术条件 中规定的技术性能指标。 B212 也可使用超声波测厚仪。 B22 探头 B221 使用晶体为圆形或矩形的直探头。也可使用双晶斜探头及测 厚探头。 B222 晶体尺寸一般为 1030mm，矩形为宽 (1020)mm长 (1530)mm，频率为 2510MHz。 B23 耦合剂接触法探伤时，可采用清洁的自来水作耦合剂，也可使