復(fù)層強度對鈦鋼復(fù)合板焊接性能的影響

摘 要：鈦/鋼爆炸焊接時對鈦材有著極為嚴格的技術(shù)質(zhì)量要求，對鈦材的要求為低強度、高塑性、高延伸率。通過對5/20×100×200板幅鈦鋼復(fù)合板進行試驗數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)鈦板σb值小于300MPa時，鈦鋼復(fù)合板結(jié)合性能較好。采用此類鈦板材能較好地實現(xiàn)爆炸焊接且復(fù)合板綜合性能優(yōu)異。進而通過控制O元素和Fe元素的含量來調(diào)整鈦板材的強度，使鈦板強度滿足爆炸復(fù)合焊接要求。

關(guān)鍵詞：爆炸焊接；鈦鋼復(fù)合板；復(fù)層

鈦/鋼復(fù)合板作為最具代表性的層狀金屬復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于能源、冶金、石化、環(huán)保、氯堿工業(yè)、航空航天、核工業(yè)等大型工程項目中，具有節(jié)約稀貴金屬資源、降低設(shè)備制造成本、滿足多種特殊應(yīng)用功能等優(yōu)點。由于鈦和鋼兩種金屬有著較差的相容性，通常采用爆炸焊接方法制備高結(jié)合強度的鈦鋼復(fù)合板。在合適的爆炸焊接工藝窗口范圍內(nèi)，復(fù)層鈦板材性能對鈦鋼復(fù)合板的結(jié)合強度有較大影響。文章以TA2/Q235B復(fù)合板為研究對象，對比不同強度鈦板對鈦鋼復(fù)合板結(jié)合強度的影響規(guī)律，通過控制O元素和Fe元素的含量來調(diào)整鈦板材的合適強度，從而在原材料環(huán)節(jié)使鈦鋼復(fù)合板結(jié)合強度達到要求。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗所用鈦板為TA2，成分和性能如表1所示。復(fù)合板的基層為碳鋼板Q235B，成分滿足GB/T3274-2007 要求。

1.2 試驗工藝方法

（1）材質(zhì)：TA1/Q235B

（2）規(guī)格（mm）：5/20×200×300，配對6組試板；

（3）工藝方案：邊部起爆；

（4）工藝參數(shù)：間隙h=8mm 質(zhì)量比R=1.0

（5）取樣位置：起爆點外100mm處；

（6）試樣狀態(tài)：退火態(tài)

（7）熱處理工藝：電阻爐540±10℃，4小時，空冷。

2 實驗結(jié)果與討論

選用不同強度的鈦板材進行爆炸焊接后，對6組試樣取樣對比測試，結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，當(dāng)鈦板σb小于300Mpa時，加工出的復(fù)合板剪切強度、彎曲性能性能均滿足ASME898-2005標準。

相關(guān)資料表明，可以通過控制O元素和Fe元素的含量來調(diào)整鈦板材的強度。通過對不同O、Fe元素含量的鈦板的σb值進行了測試，結(jié)果如表3所示。

從以上兩表中的相關(guān)數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

（1）鈦鋼復(fù)合板結(jié)合強度與鈦板強度成反向關(guān)系，鈦板需保持合適的強度、塑性方可滿足爆炸焊接要求，從而制備出性能達標的鈦/鋼復(fù)合板。

（2）滿足鈦鋼復(fù)合板爆炸焊接要求的鈦板，可以通過控制其化學(xué)成分中的強化元素O和Fe的成分含量（Wt%），滿足符合O%≤0.08 Fe%≤0.07的范圍。

參考文獻

[1]馬英，容耀，王敬忠.軋制鈦/鋼復(fù)合板過渡層的研究[J].鈦工業(yè)進展，2010.

[2]宋愛平.鈦鋼復(fù)合板焊接技術(shù)[J].鋼結(jié)構(gòu)，2012.

[3]劉繼雄，趙愛民，江海濤，等.鈦鋼復(fù)合板彎曲過程的掃描電鏡原位觀察[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2012.

[4]劉繼雄，張杭永，郭佳林，等.界面金屬間化合物對鈦鋼復(fù)合板力學(xué)行為的影響[J].中國鈦業(yè)，2014.

[5]何春雨，許榮昌，任學(xué)平，等.鈦/鋼復(fù)合板累積疊軋焊復(fù)合工藝的試驗研究[J].上海金屬，2006.