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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、集中压接法、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和应用均起步稍晚
2、。60年月开发， 70 年月进展成熟，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 年月就引起了一些争辩者的关注，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，但往往要进展外表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1.1 钛-钢复合板：用爆炸或爆炸 -轧制方法使钛 (复材)与一般钢 (基材)到达冶金结合的金属复合板。1.2 基材、复材、复合板的总厚度、 外弯曲、内弯曲等定义按 GB6396-86复合钢板性能试验方法的规定。2 品种2.
3、1 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0钛-钢复类BOO 类：用于过渡接头，法兰等的高结合强度，且不允许合板B1B21类2类不结合区存在的复合板1 类：将钛材作为强度设计的或特别用途的复合板，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1制类钛- 钢复合板2类BR1BR2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。2.2 适用材料复合板复材和基材应符合表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供给其他复材或
4、基材的复合板。表 2复 材GB 3621-83钛及钛合金板材中的 TA1、TA2Ti-0.3 Mo-0.8 Ni Ti-0.2Pd基 材GB 709-88热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差GB 711-88优质碳素构造钢热轧厚钢板和宽钢带GB 712-88船体用构造钢GB 713-86锅炉用碳素钢和低合金钢钢板GB 3274-82一般碳素构造钢和低合金构造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2.3 供货状态复合板以爆炸 (B) 或爆炸-轧制(BR) 状态
5、交货。爆炸复合板一般以消退应力(M) 状态供给，其热处理制度按本标准附录A 的规定。2.4 规格、外形尺寸及允许偏差2.4.1 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供给其他规格或尺寸允许偏差有特别要求的复合板。表 3mm复合板厚复合板宽度(或直径)及允许偏差度板厚度允许偏差宽度110宽度160022000016008108+15+15+308O2819291O12+50OO+50O+5046+500O6447150+50+50+50000+50+500O表 4 mm复合板厚度复合板长度及其允许偏差长度11OO1600长度16
6、002800长度28 0045008+15181+15+25协000+50+50+5000O商协964商2.4.2 宽度大于 1100mm 或长度大于 2200mm 的复合板允许复材或基材拼焊。2.4.3 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偏差不大于复材名义厚度的 +20 -10 。2.4.4 复合板基材的厚度间隔按 GB709-88 的规定执行。2.4.5 复合板的不平度应符合表 5 的规定。需方有特别要求时，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
7、，mmm86 B大于基材或复材标准中较低一方的规定值196(20)138(14)内 弯 18 0。 ， 外 弯由复材标准打算内弯时按基材标准规定不够 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，其抗拉强度应到达基材相应标准的要求。复合板的抗拉强度理论下限标准值 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。3.2.1 复合板的抗拉强度理论下限标准值 B 按以下公式计算： B =(t1 1+t2 2) / (t1+t2)式中： 1-基材抗拉强度下限标准值， Nmm2(kgf mm2 ) ； 2-复材抗拉强度下限标准值， N
8、mm2(kgf mm2) ； t1基材厚度， mm；t2复材厚度， mm。3.3 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 80 类面积结合率为 100961 类面积结合率大于 98；单个不结合区的长度不大于 75mm，其面积不大于 45cm22 类面积结合率大于 95：单个不结合区的面积不大于 60cm23.4 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 。3.5 外表质量3.5.1 爆炸复合板以原始外表交货，长度小
9、于3000mm 的爆炸-轧制复合板以酸洗外表交货。 需方对外表有特别要求时， 可由供需双方协商确定。3.5.2 复合板复材的外表不允许有裂纹、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。3.5.3 允许顺加工方向去除复材外表的局部缺陷，但清理后复材的厚度不得小于其最小允许厚度。3.5.4 复材外表未贯穿到基材的较小缺陷允许焊接修补，修补后的外表应与复材外表齐平。4 试验方法4.1 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 4698 14698 16-84 钛及钛合金化学分析方法进展。412 基材化学成分的仲裁分析方法按 22
10、3 1223 50钢铁及合金化学分析方法进展。4.2 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 进展。4.3 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 进展。4.4 外形尺寸检查方法4.4.1 复合板的厚度在距顶角不小于 100mm ，距边部不小于 20mm 处测量。4.4.2 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。4.4.3 复合板复材的厚度按 GB6396-86 的规定进展测量。4.5 外表质量检查方法复合板的外表质量
11、用肉眼进展检查。5 检验规章5.1 检查和验收5.1.1 产品应由供方技术检验部门进展检验，并保证产品质量符合本标准的要求。5.1.2 需方对收到的产品可进展复验，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。5.2 组批复合板应成批提交验收，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。5.3 检验工程每批产品的检验工程应符合表9 的规定。表 9检验工程复合板种类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外表质量 OO 0 O0注：表中符号说明
12、： o 表示必做的试验工程；表示需由供需双方协商确定检验工程；表示不必做的试验工程。5.4 取样位置与取样数量5.4.1 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，按测试工程各取一个横向试样 (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。5.4.3 复合板的结合面积应逐张进展检验，其检验工程应符合表 10的规定。表 100 类和 1 类复合板全面探伤2 类复合板周边按 50mm 宽的范围内连续探伤，其余沿 200mm 距离的网格探伤5.4.4 复合板的外形尺寸和外表质量应逐张进展检查。
13、复材厚度的测量允许每批取 1 张板材进展。5.5 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展该不合格工程的复验。 复验后仍有 1 个试样的结果不合格时， 则该批产品报废，或逐张对不合格工程进展复验。合格者重组批交货。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 451kg m2 和 785kg m2 。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
14、需进展消退应力退火时，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： 80200 h。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8mm，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。B.1 一般要求B.1.1 目的主要用于探测复合板的复材与基材之间的贴合程度。B.1.2 方法类别本标准规定承受纵波脉冲反射法 (或屡次脉冲反射法 )进展超声波探伤。接触法或水浸法均可使用。B.1.3 对探伤人员的要求探伤操作人员应到达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
15、报告人员应到达部级或与此相当的学会二级以上人员水平。B.1.4 探伤外表。B.1.4.1 复合板外表不得有影响探伤的氧化皮、油污及锈蚀等其他污物。B.1.4.2 探伤外表粗糙度 Ra 应不大于 5 m。B.1.4.3 在规定的探伤灵敏度下，材料的噪声电平不大于5。B.2 探伤设备B.2.1 探伤仪器B.2.1.1 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。B.2.1.2 也可使用超声波测厚仪。B.2.2 探头B.2.2.1 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。B.2.2.2 晶体尺寸一般为
16、1030mm ，矩形为宽 (10 20)mm长 (15 30)mm ，频率为 2510MHz 。B.2.3 耦合剂接触法探伤时，可承受清洁的自来水作耦合剂，也可使用水玻璃、溶性油、丙三醇等。B.2.4 比照试块B.2.4.1 比照试块应承受与被探复合板的材料厚度、声学性能和外表状态一样或相像的复合板材料制成。B.2.4.2 比照试块 A 及试块 B 的形式及尺寸如图 B1 所示。B.3 探伤B.3.1 探伤面的选择依据被探板材的外表状态、复材厚度、声阻抗及外观外形、打算从复材面或从基材面进展探测。B.3.2 探伤灵敏度B.3.2.1 探伤灵敏度依据被探板材的外形打算。B.3.2.2 利用比照试
17、块调整探伤灵敏度。B.3.2.3 从复材面探测时， 将探头置于比照试块 A 的完全结合部位， 使来自复合板基材底面的一次反射波消灭在荧光屏上，将其幅度调至荧光屏满刻度的 80。B.3.2.4 从基材面探测时， 将探头置于比照试块 B 的缺陷中心部位， 使缺陷反射波消灭在荧光屏上，将其幅度调至荧光屏满刻度的80%。B.3.2.5 承受屡次脉冲反射法时，将探头置于比照试块A 的完全结合部位，或置于试块 B 的缺陷中心部位，使探伤仪荧光屏水平基线消灭三次底面回波，或三次缺陷回波，将 B1 或 F1 的幅度调至荧光屏满刻度的 80。(B2 、B3 、F2 、F3 的幅度由材料厚度打算 )。注： B1
18、、B2 、B3 分别为完全结合部位第一次、其次次、第三次的反射波。 F1、F2 、F3 分别为缺陷部位第一次、其次次、第三次的反射波。B.3.3 非贴合区确实定。B.3.3.1 非贴合区的定义在探测过程中，假设消灭始脉冲信号增宽底脉冲消逝或缺陷脉冲的增宽增高前移时，由该区域为非贴合区。B.3.3.2 非贴合区的判定当从复材面探测时，假设来自基材底面的反射回波完全消逝，并伴随有来自复材与基材交界面的重复反射信号时，则该部位可认为是非贴合区。当从基材面探测时，假设来自复材底面的反射回波完全消逝，并伴随有 来自基材与复材交界面的反射信号 (即缺陷波 )时，则该部位可认为是非贴合区。B.3.3.3 非
19、贴合区的范围B.3.3.3.1 从复材面探测时，随着探头任意移动方位，底面反射波下降至 50时，就是非贴合区的范围。非贴合区的宽度及长度如图 B2 所示。测定探头移动的距离，晶片内侧长度，即为非贴合区的长度或宽度。B.3.3.3.2 从基材面探测时，按 B 型比照试块调整。非贴合区的范围用半波高度法确定。测定探头的移动距离，晶片的中心间距就是非贴合区的宽度及长度。B.3.4 探伤灵敏度的校正在探伤过程中，由于某种缘由的影响，。底面回波或缺陷回波的高度与 B323、B324、B325 的调试状态不同时，可校正探伤仪灵敏度，使底面回波或缺陷回波幅度到达荧光屏满幅度的80。B.3.5 探伤速度手动探
20、测时，探头扫查速度不得超过100mm s。B.3.6 缺陷的记录B.3.6.1 对于扫查中觉察的底面回波低于 50(不包括因外表状态所造成的接触不良所引起的降低 )的连续或不连续点进展记录，并以相应的几何图形在板面上表示，并计算其面积。对于基材或复材因其内部缺陷所造成的底面回波的降低应不予考虑。B.3.6.2 非贴合区面积的计算承受近似计算。B.3.6.3 贴合率的计算公式t= (S - SF) / S*100 (B 1)式中： t贴合率； S复合板总面积， cm2 ； SF非贴合区总面积， cm2 。B.3.6.4 非贴合率计算公式：f = SF / S *100%(B 2)式中： f 非贴
21、合率；Sf 非贴合区总面积， cm2 。S 复合板总面积， cm2 ；B.3.7 当复材厚度小于 2mm，可承受测厚探头或双晶斜探头从复材面进展探测。B371当使用双晶斜探头探测时，假设底面回波前移或消逝、界面脉冲增宽时，则该区域为非贴合区。B372 使用测厚探头探测时，复合板完全贴合部位及未贴合部位的厚度由测厚仪直接显示。B.3.8 探测报告B.3.8.1 对探伤状况作好具体记录，并填写探伤报告。B.3.8.2 探伤报告包括：a. 托付单位、托付日期、托付编号、合同号、材料名称、规格、状态、类别及探伤条件；b. 非贴合区的大小及位置； c未探测的区域：。 d必需说明的各种状况； e探伤日期； f探伤人员签名。