鈦-鋼金屬復(fù)合材料 |
[ 來源: | 作者:本站 | 發(fā)布時間:2018-04-09 | 瀏覽:380次 ] |
一、概念、性能及用途 金屬復(fù)合材料,是指利用復(fù)合技術(shù)或多種、化學(xué)、力學(xué)性能不同的金屬在界面上實現(xiàn)冶金結(jié)合而形成的復(fù)合材料,其極大地改善單一金屬材料的熱膨脹性、強度、斷裂韌性、沖擊韌性、耐磨損性、電性能、磁性能等諸多性能,因而被廣泛應(yīng)用到產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、船舶、冶金、礦山、機械制造、電力、水利、交通、環(huán)保、壓力容器制造、食品、釀造、制藥等工業(yè)領(lǐng)域。 二、生產(chǎn)方式、方法 1、國內(nèi)外復(fù)合復(fù)合材料的生產(chǎn)方式主要有固—液相結(jié)合法、固相間結(jié)合法、疊板熱軋法、擴散壓接法、堆焊法、堆焊熱軋法等。最常見的固相間結(jié)合法是爆炸焊接和熱軋軋制。 爆炸焊接不銹復(fù)合鋼板的方法在國內(nèi)外的開發(fā)和應(yīng)用均起步稍晚。60年代開發(fā),70年代發(fā)展成熟,進入商業(yè)化生產(chǎn)。 2、軋制不銹復(fù)合鋼復(fù)合鋼板的方法早在20世紀30年代就引起了一些研究者的關(guān)注,軋制復(fù)合分為熱軋復(fù)合和冷軋復(fù)合。這種復(fù)合法產(chǎn)量高,尺寸精度高,工藝及裝備較為成熟,但往往要進行表面處理和退火強化處理, 例: 鈦-鋼復(fù)合板 GB 8547-87 本標準適用于耐蝕壓力容器、貯槽及其他用途的鈦-鋼爆炸復(fù)合板或爆炸-軋制復(fù)合 1 術(shù)語 1.1鈦-鋼復(fù)合板:用爆炸或爆炸-軋制方法使鈦(復(fù)材)與普通鋼(基材)達到冶金結(jié)合的金屬復(fù)合板。 1.2基材、復(fù)材、復(fù)合板的總厚度、外彎曲、內(nèi)彎曲等定義按GB6396-86《復(fù)合鋼板性能試驗方法》的規(guī)定。 2 品種 2.1分類和代號復(fù)合板的分類和各類的代號應(yīng)符合表1的規(guī)定。 表 1
注:爆炸鈦-鋼復(fù)合板以“爆”字漢語拼音字頭“B”表示;爆炸-軋制鈦-鋼復(fù)合板以。“爆”和“熱”字漢語拼音字頭。 “BR”表示。 2.2適用材料復(fù)合板復(fù)材和基材應(yīng)符合表2的規(guī)定,表中所列的復(fù)材與基材可以。自由結(jié)合。經(jīng)供需雙方協(xié)商也可提供其他復(fù)材或基材的復(fù)合板。 表 2
2.3供貨狀態(tài) 復(fù)合板以爆炸(B)或爆炸-軋制(BR)狀態(tài)交貨。爆炸復(fù)合板一般以消除應(yīng)力(M)狀態(tài)供應(yīng),其熱處理制度按本標準附錄A的規(guī)定。 2.4規(guī)格、外形尺寸及允許偏差 2.4.1復(fù)合板的厚度、寬度(或直徑)、長度的尺寸及其允許偏差應(yīng)符合表3和表4的規(guī)定。經(jīng)供需雙方協(xié)商也可提供其他規(guī)格或尺寸允許偏差有特殊要求的復(fù)合板。 表 3 mm
表 4 mm
2.4.2寬度大于1100mm或長度大于2200mm的復(fù)合板允許復(fù)材或基材拼焊。 2.4.3復(fù)合板復(fù)材的厚度一般為1.5~10mm爆炸復(fù)合板復(fù)材厚度的允許偏差不大于復(fù)材名義厚度的+10 -20%;爆炸一軋制復(fù)合板復(fù)材厚度的允許偏差不大于復(fù)材名義厚度的+20 -10%。 2.4.4復(fù)合板基材的厚度間隔按GB709-88的規(guī)定執(zhí)行。 2.4.5復(fù)合板的不平度應(yīng)符合表5的規(guī)定。需方有特殊要求時,可由供需雙方協(xié)商確定。 表 5
2.4.6復(fù)合板四角應(yīng)切成直角,切斜應(yīng)不大于其長度或?qū)挾鹊脑试S偏差。厚度大于18mm或長度大于2800mm的復(fù)合板允許用其他切割方法切邊。需方同意時,可不切邊交貨。 2.5標記示例 2.5.1復(fù)材厚度為6mm的TA2、基材厚度為30mm的A3鋼、寬度為1000mm、長度為3000mm、消除應(yīng)力狀態(tài)的1類爆炸復(fù)合板標記為: TA2/A3 B1 M 6/30×1000×3000 GB 8547-87 2.5.2復(fù)材厚度為2mm的TAl、基材厚度為10mm的A3鋼、寬度為1100mm、長度為3500mm的2類爆炸-軋制復(fù)合板標記為: TAl/A3 BR2 2/10×1100×3500 GB 8547-87 3 技術(shù)要求 3.1化學(xué)成分 3.1.1基材的化學(xué)成分應(yīng)符合相應(yīng)標準的規(guī)定。 3.1.2復(fù)材TAl、TA2的化學(xué)成分應(yīng)符合GB3620-83《鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分》的規(guī)定;Ti-0.3Mo-0.8Ni和Ti-0.2Pd的化學(xué)成分應(yīng)符合表6的規(guī)定。 表 6
注:其他元素含量出廠時不做檢驗。 3.2力學(xué)性能和工藝性能 復(fù)合板的力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合表7的規(guī)定。彎曲試驗中試樣彎曲至規(guī)定的角度后,在彎曲部分的外側(cè)不允許產(chǎn)生裂紋,復(fù)合界面不允許分層。 表 7
注:①當用戶要求時,供方可以做基材的拉伸試驗,其抗拉強度應(yīng)達到基材相應(yīng)標準的要求。 ②復(fù)合板的抗拉強度理論下限標準值δB按3.2.1計算。 ③爆炸-軋制復(fù)合板的伸長率可以由供需雙方協(xié)商確定。 3.2.1復(fù)合板的抗拉強度理論下限標準值δB按下列公式計算: δB =(t1σ1+t2σ2) / (t1+t2) 式中:σ1-基材抗拉強度下限標準值,N/mm2(kgf/mm2 ); σ2-復(fù)材抗拉強度下限標準值,N/mm2(kgf/mm2); t1——基材厚度,mm; t2——復(fù)材厚度,mm。 3.3結(jié)合面積復(fù)合板的結(jié)合狀態(tài)、結(jié)合面積應(yīng)符合表8的規(guī)定。 表 8
3.4拼焊質(zhì)量基材或復(fù)材的拼焊焊縫應(yīng)滿足以下條件: a.復(fù)材焊縫和基材焊縫應(yīng)經(jīng)無損檢驗,其判定標準及焊縫要求由供需雙方協(xié)商確定; b.拼板最小板寬不小于300mm: c.基材和復(fù)材對接焊縫距離不小于100mm。 3.5表面質(zhì)量 3.5.1爆炸復(fù)合板以原始表面交貨,長度小于3000mm的爆炸-軋制復(fù)合板以酸洗表面交貨。需方對表面有特殊要求時,可由供需雙方協(xié)商確定。 3.5.2復(fù)合板復(fù)材的表面不允許有裂紋、起皮、壓折、金屬或非金屬夾雜物等宏觀缺陷。允許有不超出復(fù)材厚度公差之半的劃傷、凹坑、壓痕等缺陷。 3.5.3允許順加工方向清除復(fù)材表面的局部缺陷,但清理后復(fù)材的厚度不得小于其最小允許厚度。 3.5.4復(fù)材表面未貫穿到基材的較小缺陷允許焊接修補,修補后的表面應(yīng)與復(fù)材表面齊平。 4 試驗方法 4.1化學(xué)成分仲裁分析方法 4.1.1復(fù)材化學(xué)成分的仲裁分析方法按4698.1~4698.16-84《鈦及鈦合金化學(xué)分析方法》進行。 4.1.2基材化學(xué)成分的仲裁分析方法按223.1~223.50《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》進行。 4.2力學(xué)性能和工藝性能檢驗方法復(fù)合板的剪切強度試驗、彎曲試驗、室溫拉力試驗按GB6396-86進行。 4.3結(jié)合面積檢驗方法復(fù)合板的結(jié)合狀態(tài)和結(jié)合面積用超聲波探傷法檢驗,探傷方法按本標準附錄B進行。 4.4外形尺寸檢查方法 4.4.1復(fù)合板的厚度在距頂角不小于100mm,距邊部不小于20mm處測量。 4.4.2復(fù)合板的厚度可用千分尺、卡尺測量,也可用超聲波測厚儀測量。用超聲波測厚儀測量時,每張板材取任意10點的平均值。 4.4.3復(fù)合板復(fù)材的厚度按GB6396-86的規(guī)定進行測量。 4.5表面質(zhì)量檢查方法復(fù)合板的表面質(zhì)量用肉眼進行檢查。 5 檢驗規(guī)則 5.1檢查和驗收 5.1.1產(chǎn)品應(yīng)由供方技術(shù)檢驗部門進行檢驗,并保證產(chǎn)品質(zhì)量符合本標準的要求。 5.1.2需方對收到的產(chǎn)品可進行復(fù)驗,如復(fù)驗結(jié)果與本標準規(guī)定不符時,應(yīng)在收到產(chǎn)品之日起三個月內(nèi)向供方提出,由供需雙方協(xié)商解決。 5.2組批復(fù)合板應(yīng)成批提交驗收,每批應(yīng)由同一牌號(復(fù)材/基材)、類別、復(fù)材熔煉爐號、規(guī)格、狀態(tài)、加工工藝的產(chǎn)品組成。 5.3檢驗項目每批產(chǎn)品的檢驗項目應(yīng)符合表9的規(guī)定。 表 9
注:表中符號說明:o表示必做的試驗項目;△表示需由供需雙方協(xié)商確定檢驗項目;×表示不必做的試驗項目。 5.4取樣位置與取樣數(shù)量 5.4.1復(fù)材的化學(xué)成分以原鑄錠的化學(xué)成分報出,基材的化學(xué)成分按原合格證報出。 5:4.2力學(xué)性能與工藝性能檢驗從每批產(chǎn)品中任取一張,按測試項目各取一個橫向試樣(剪切試樣不做規(guī)定)。允許從同一生產(chǎn)周期、同一工藝的試板或余料中切取試樣。 5.4.3復(fù)合板的結(jié)合面積應(yīng)逐張進行檢驗,其檢驗項目應(yīng)符合表10的規(guī)定。 表 10
5.4.4復(fù)合板的外形尺寸和表面質(zhì)量應(yīng)逐張進行檢查。復(fù)材厚度的測量允許每批取1張板材進行。 5.5重復(fù)試驗 在力學(xué)性能和工藝性能檢驗中,如有1個試樣的結(jié)果不合格時,則從原受驗板材(如原受驗板材尺寸不夠時,可在同批產(chǎn)品中另取)或試板上取雙倍試樣進行該不合格項目的復(fù)驗。復(fù)驗后仍有1個試樣的結(jié)果不合格時,則該批產(chǎn)品報廢,或逐張對不合格項目進行復(fù)驗。合格者重新組批交貨。 6 交貨重量 當合同中沒有特別注明時,復(fù)合板均按理論重量交貨。復(fù)合板的理論重量按復(fù)材和基材的厚度、復(fù)合板的長度和寬度計算1mm厚的鈦板和鋼板的理論重量分別為4.51kg/m2和7.85kg/m2 。 7 標志、包裝、運輸、貯存(略) 附錄A 復(fù)合板的熱處理制度 (補充件) 復(fù)合板需進行消除應(yīng)力退火時,其熱處理制度按如下要求執(zhí)行: a.熱處理溫度:540±25℃; b.保溫時間:小于3h; c.加熱和冷卻速度:80~200℃/h。 附錄B 鈦-鋼復(fù)合板的超聲波探傷方法 (補充件) 本方法是以鋼或不銹鋼為基材,以鈦為復(fù)材,總厚度大于8mm,單層一次復(fù)合的爆炸及爆炸-軋制復(fù)合板的超聲波探傷方法。 B.1 一般要求 B.1.1目的主要用于探測復(fù)合板的復(fù)材與基材之間的貼合程度。 B.1.2方法類別本標準規(guī)定采用縱波脈沖反射法(或多次脈沖反射法)進行超聲波探傷。接觸法或水浸法均可使用。 B.1.3對探傷人員的要求探傷操作人員應(yīng)達到部級或與此相當?shù)膶W(xué)會級三級以上無損檢測人員水平;簽發(fā)及解釋檢驗報告人員應(yīng)達到部級或與此相當?shù)膶W(xué)會二級以上人員水平。 B.1.4探傷表面。 B.1.4.1復(fù)合板表面不得有影響探傷的氧化皮、油污及銹蝕等其他污物。 B.1.4.2探傷表面粗糙度Ra應(yīng)不大于5μm。 B.1.4.3在規(guī)定的探傷靈敏度下,材料的噪聲電平不大于5%。 B.2 探傷設(shè)備 B.2.1探傷儀器 B.2.1.1使用脈沖反射式超聲波探傷儀。探傷儀器應(yīng)符合ZBY230-84《A型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術(shù)條件》中規(guī)定的技術(shù)性能指標。 B.2.1.2也可使用超聲波測厚儀。 B.2.2探頭 B.2.2.1使用晶體為圓形或矩形的直探頭。也可使用雙晶斜探頭及測厚探頭。 B.2.2.2晶體尺寸一般為φ10~30mm,矩形為寬(10~20)mm×長(15~30)mm,頻率為2.5~10MHz。 B.2.3耦合劑接觸法探傷時,可采用清潔的自來水作耦合劑,也可使用水玻璃、溶性油、丙三醇等。 B.2.4對比試塊 B.2.4.1對比試塊應(yīng)采用與被探復(fù)合板的材料厚度、聲學(xué)性能和表面狀態(tài)相同或相似的復(fù)合板材料制成。 B.2.4.2對比試塊A及試塊B的形式及尺寸如圖B1所示。 B.3 探傷 B.3.1探傷面的選擇根據(jù)被探板材的表面狀態(tài)、復(fù)材厚度、聲阻抗及外觀形狀、決定從復(fù)材面或從基材面進行探測。 B.3.2探傷靈敏度 B.3.2.1探傷靈敏度根據(jù)被探板材的形狀決定。 B.3.2.2利用對比試塊調(diào)節(jié)探傷靈敏度。 B.3.2.3從復(fù)材面探測時,將探頭置于對比試塊A的完全結(jié)合部位,使來自復(fù)合板基材底面的一次反射波出現(xiàn)在熒光屏上,將其幅度調(diào)至熒光屏滿刻度的80%。 B.3.2.4從基材面探測時,將探頭置于對比試塊B的缺陷中心部位,使缺陷反射波出現(xiàn)在熒光屏上,將其幅度調(diào)至熒光屏滿刻度的80%。 B.3.2.5采用多次脈沖反射法時,將探頭置于對比試塊A的完全結(jié)合部位,或置于試塊B的缺陷中心部位,使探傷儀熒光屏水平基線出現(xiàn)三次底面回波,或三次缺陷回波,將B1或F1的幅度調(diào)至熒光屏滿刻度的80%。(B2 、B3 、F2 、F3 的幅度由材料厚度決定)。 注:B1 、B2 、B3 分別為完全結(jié)合部位第一次、第二次、第三次的反射波。F1、F2 、F3分別為缺陷部位第一次、第二次、第三次的反射波。 B.3.3非貼合區(qū)的確定。 B.3.3.1非貼合區(qū)的定義在探測過程中,若出現(xiàn)始脈沖信號增寬底脈沖消失或缺陷脈沖的增寬增高前移時,由該區(qū)域為非貼合區(qū)。 B.3.3.2非貼合區(qū)的判定當從復(fù)材面探測時,若來自基材底面的反射回波完全消失,并伴隨有來自復(fù)材與基材交界面的重復(fù)反射信號時,則該部位可認為是非貼合區(qū)。 當從基材面探測時,若來自復(fù)材底面的反射回波完全消失,并伴隨有來自基材與復(fù)材交界面的反射信號(即缺陷波)時,則該部位可認為是非貼合區(qū)。 B.3.3.3非貼合區(qū)的范圍 B.3.3.3.1從復(fù)材面探測時,隨著探頭任意移動方位,底面反射波下降至50%時,就是非貼合區(qū)的范圍。 非貼合區(qū)的寬度及長度如圖B2所示。 測定探頭移動的距離,晶片內(nèi)側(cè)長度,即為非貼合區(qū)的長度或?qū)挾取?/span> B.3.3.3.2從基材面探測時,按B型對比試塊調(diào)整。非貼合區(qū)的范圍用半波高度法確定。 測定探頭的移動距離,晶片的中心間距就是非貼合區(qū)的寬度及長度。 B.3.4探傷靈敏度的校正 在探傷過程中,由于某種原因的影響,。底面回波或缺陷回波的高度與B.3.2.3、B.3.2.4、B.3.2.5的調(diào)試狀態(tài)不同時,可校正探傷儀靈敏度,使底面回波或缺陷回波幅度達到熒光屏滿幅度的80%。 B.3.5探傷速度 手動探測時,探頭掃查速度不得超過100mm/s。 B.3.6缺陷的記錄 B.3.6.1對于掃查中發(fā)現(xiàn)的底面回波低于50%(不包括因表面狀態(tài)所造成的接觸不良所引起的降低)的連續(xù)或不連續(xù)點進行記錄,并以相應(yīng)的幾何圖形在板面上表示,并計算其 面積。對于基材或復(fù)材因其內(nèi)部缺陷所造成的底面回波的降低應(yīng)不予考慮。 B.3.6.2非貼合區(qū)面積的計算采用近似計算。 B.3.6.3貼合率的計算公式 t= (S - SF) / S*100%…………………… (B.1) 式中:t——貼合率; S——復(fù)合板總面積,cm2 ; SF——非貼合區(qū)總面積,cm2 。 B.3.6.4非貼合率計算公式: f = SF / S *100%……………………(B.2) 式中:f ——非貼合率; Sf ——非貼合區(qū)總面積,cm2 。 S ——復(fù)合板總面積,cm2 ; B.3.7當復(fù)材厚度小于2mm,可采用測厚探頭或雙晶斜探頭從復(fù)材面進行探測。 B.3.7.1.當使用雙晶斜探頭探測時,若底面回波前移或消失、界面脈沖增寬時,則該區(qū)域為非貼合區(qū)。 B.3.7.2使用測厚探頭探測時,復(fù)合板完全貼合部位及未貼合部位的厚度由測厚儀直接顯示。 B.3.8探測報告 B.3.8.1對探傷情況作好詳細記錄,并填寫探傷報告。 B.3.8.2探傷報告包括: a.委托單位、委托日期、委托編號、合同號、材料名稱、規(guī)格、狀態(tài)、類別及探傷條件; b.非貼合區(qū)的大小及位置; c.未探測的區(qū)域:。 d.必須說明的各種情況; e.探傷日期; f.探傷人員簽名。
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