金屬復合材料附錄

金屬復合材料附錄A

復合板的熱處理制度

(補充件)

復合板需進行消除應力退火時，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。

金屬復合材料附錄B

鈦-鋼復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，以鈦為復材，總厚度大于8mm，單層一次復合的爆炸及爆炸-軋制復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合板的復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達到部級或與此相當?shù)膶W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達到部級或與此相當?shù)膶W會二級以上人員水平。

B．1．4探傷表面。

B．1．4．1復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。探傷儀器應符合ZBY230-84《A型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術條件》中規(guī)定的技術性能指標。

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對比試塊應采用與被探復合板的材料厚度、聲學性能和表面狀態(tài)相同或相似的復合板材料制成。

B．2．4．2對比試塊A及試塊B的形式及尺寸。

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)、復材厚度、聲阻抗及外觀形狀、決定從復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從復材面探測時，將探頭置于對比試塊A的完全結合部位，使來自復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，并伴隨有來自復材與基材交界面的重復反射信號時，則該部位可認為是非貼合區(qū)。

當從基材面探測時，若來自復材底面的反射回波完全消失，并伴隨有來自基材與復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。

測定探頭移動的距離，晶片內(nèi)側長度，即為非貼合區(qū)的長度或?qū)挾取?

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，并以相應的幾何圖形在板面上表示，并計算其

面積。對于基材或復材因其內(nèi)部缺陷所造成的底面回波的降低應不予考慮。

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 ——復合板總面積，cm2 ；

B．3．7當復材厚度小于2mm，可采用測厚探頭或雙晶斜探頭從復材面進行探測。

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。

(1)名詞定義：結合兩種或兩種以上不同相的物質(zhì)以物理方式結合而成，擷取各組成成分的優(yōu)點，以構成需要之結構材。這些材料也必須合于下列四樣條件：

a.必須由人類制造成（此有別于一些已存在于自然界中的天然復合材料，如木材）。

b.必須由兩種或兩種以上化性不同的物質(zhì)所組成。

c. 每一組成物質(zhì)均具有三度空間的體積（因為由薄片相壓或焊接所成者不屬此類）。

d.必須具有一些特殊的性質(zhì)，而此種性質(zhì)不是各個組成物質(zhì)本來所有的。

(2)復合材料包括三大領域：金屬基復合材料MetalMatrix Composites(MMC’s)、陶瓷基復合材料Ceramic MatrixComposites(CMC’s)與高分子復合材料Polymer MatrixComposites(PMC’s包括熱固性與熱塑性)等，目前我們使用的是高分子復合材料，其中以碳纖維用于復合材料中而較傳統(tǒng)玻璃纖維之復合材料具更佳之物理特性，特稱為高性能復合材料(ACM Advanced Composite Material)。

1、國內(nèi)外復合復合材料的生產(chǎn)方式主要有固—液相結合法、固相間結合法、疊板熱軋法、擴散壓接法、堆焊法、堆焊熱軋法等。最常見的固相間結合法是爆炸焊接和熱軋軋制。

爆炸焊接不銹復合鋼板的方法在國內(nèi)外的開發(fā)和應用均起步稍晚。60年代開發(fā)，70年代發(fā)展成熟，進入商業(yè)化生產(chǎn)。

2、軋制不銹復合鋼復合鋼板的方法早在20世紀30年代就引起了一些研究者的關注，軋制復合分為熱軋復合和冷軋復合。這種復合法產(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-鋼爆炸復合板或爆炸-軋制復合

金屬復合材料術語

1．1鈦-鋼復合板：用爆炸或爆炸-軋制方法使鈦(復材)與普通鋼(基材)達到冶金結合的金屬復合板。

1．2基材、復材、復合板的總厚度、外彎曲、內(nèi)彎曲等定義按GB6396-86《復合鋼板性能試驗方法》的規(guī)定。

金屬復合材料品種

2．1分類和代號復合板的分類和各類的代號應符合表1的規(guī)定。

表 1

注：爆炸鈦-鋼復合板以“爆”字漢語拼音字頭“B”表示；爆炸-軋制鈦-鋼復合板以?！氨焙汀盁帷弊譂h語拼音字頭。 “BR”表示。

2．2適用材料復合板復材和基材應符合表2的規(guī)定，表中所列的復材與基材可以。自由結合。經(jīng)供需雙方協(xié)商也可提供其他復材或基材的復合板。

表 2

2．3供貨狀態(tài)

復合板以爆炸(B)或爆炸-軋制(BR)狀態(tài)交貨。爆炸復合板一般以消除應力(M)狀態(tài)供應，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復合板的厚度、寬度(或直徑)、長度的尺寸及其允許偏差應符合表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合板。

表 3 mm

表 4 mm

2．4．2寬度大于1100mm或長度大于2200mm的復合板允許復材或基材拼焊。

2．4．3復合板復材的厚度一般為1．5～10mm爆炸復合板復材厚度的允許偏差不大于復材名義厚度的 10 -20%；爆炸一軋制復合板復材厚度的允許偏差不大于復材名義厚度的 20 -10%。

2．4．4復合板基材的厚度間隔按GB709-88的規(guī)定執(zhí)行。

2．4．5復合板的不平度應符合表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復合板四角應切成直角，切斜應不大于其長度或?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、消除應力狀態(tài)的1類爆炸復合板標記為：

TA2/A3 B1 M 6/30×1000×3000 GB 8547-87

2．5．2復材厚度為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-軋制復合板標記為：

TAl/A3 BR2 2/10×1100×3500 GB 8547-87

金屬復合材料技術要求

3．1化學成分

3．1．1基材的化學成分應符合相應標準的規(guī)定。

3．1．2復材TAl、TA2的化學成分應符合GB3620-83《鈦及鈦合金牌號和化學成分》的規(guī)定；Ti-0．3Mo-0．8Ni和Ti-0．2Pd的化學成分應符合表6的規(guī)定。

表 6

注：其他元素含量出廠時不做檢驗。

3．2力學性能和工藝性能

復合板的力學性能和工藝性能應符合表7的規(guī)定。彎曲試驗中試樣彎曲至規(guī)定的角度后，在彎曲部分的外側不允許產(chǎn)生裂紋，復合界面不允許分層。

表 7

注：①當用戶要求時，供方可以做基材的拉伸試驗，其抗拉強度應達到基材相應標準的要求。

②復合板的抗拉強度理論下限標準值δB按3．2．1計算。

③爆炸-軋制復合板的伸長率可以由供需雙方協(xié)商確定。

3．2．1復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-復材抗拉強度下限標準值，N/mm2(kgf/mm2)；

t1——基材厚度，mm；

t2——復材厚度，mm。

3．3結合面積復合板的結合狀態(tài)、結合面積應符合表8的規(guī)定。

表 8

3．4拼焊質(zhì)量基材或復材的拼焊焊縫應滿足以下條件：

a．復材焊縫和基材焊縫應經(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．基材和復材對接焊縫距離不小于100mm。

3．5表面質(zhì)量

3．5．1爆炸復合板以原始表面交貨，長度小于3000mm的爆炸-軋制復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復合板復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材表面的局部缺陷，但清理后復材的厚度不得小于其最小允許厚度。

3．5．4復材表面未貫穿到基材的較小缺陷允許焊接修補，修補后的表面應與復材表面齊平。

金屬復合材料試驗方法

4．1化學成分仲裁分析方法

4．1．1復材化學成分的仲裁分析方法按4698．1～4698．16-84《鈦及鈦合金化學分析方法》進行。

4．1．2基材化學成分的仲裁分析方法按223．1～223．50《鋼鐵及合金化學分析方法》進行。

4．2力學性能和工藝性能檢驗方法復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結合面積檢驗方法復合板的結合狀態(tài)和結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復合板復材的厚度按GB6396-86的規(guī)定進行測量。

4．5表面質(zhì)量檢查方法復合板的表面質(zhì)量用肉眼進行檢查。

金屬復合材料檢驗規(guī)則

5．1檢查和驗收

5．1．1產(chǎn)品應由供方技術檢驗部門進行檢驗，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)品可進行復驗，如復驗結果與本標準規(guī)定不符時，應在收到產(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組批復合板應成批提交驗收，每批應由同一牌號(復材/基材)、類別、復材熔煉爐號、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復材的化學成分以原鑄錠的化學成分報出，基材的化學成分按原合格證報出。

5：4．2力學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復合板的結合面積應逐張進行檢驗，其檢驗項目應符合表10的規(guī)定。

表 10

5．4．4復合板的外形尺寸和表面質(zhì)量應逐張進行檢查。復材厚度的測量允許每批取1張板材進行。

5．5重復試驗

在力學性能和工藝性能檢驗中，如有1個試樣的結果不合格時，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驗。復驗后仍有1個試樣的結果不合格時，則該批產(chǎn)品報廢，或逐張對不合格項目進行復驗。合格者重新組批交貨。

金屬復合材料交貨重量

當合同中沒有特別注明時，復合板均按理論重量交貨。復合板的理論重量按復材和基材的厚度、復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 。

《陶瓷金屬復合材料》共分5篇27章。書中分別介紹了粉末原料的性能及制備方法；陶瓷-金屬復合原理及材料的制取工藝；陶瓷-金屬復合材料及其應用等內(nèi)容 。

緒論

第一篇 粉末原料的性能及制備方法

1 金屬的基本性能及其粉末的制備

2 金屬氧化物的性能及其粉末的制備

3 難熔化合物的性能及其粉末制備

4 納米粉末的性能與制備

參考文獻

第二篇 陶瓷-金屬復合原理及材料的制取工藝

5 陶瓷-金屬復合原理

6 陶瓷-金屬復合材料粉末料的成形技術

7 陶瓷-金屬復合材料的燒結技術

8 陶瓷-金屬復合材料的熱壓技術

9 陶瓷-金屬復合材料的熱等靜壓技術

10 陶瓷-金屬復合材料的定向結晶技術

11 陶瓷-金屬復合材料的自蔓延高溫合成技術

12 陶瓷的金屬化與封接

參考文獻

第三篇 陶瓷-金屬復合材料及其應用

13 氧化物-金屬復合材料

14 碳化物-金屬復合材料

15 氮化物-金屬復合材料

16 硼化物-金屬復合材料

17 碳化硼-金屬復合材料

18 硅化物-金屬復合材料

19 金剛石-金屬復合材料

參考文獻

第四篇 陶瓷（金屬）纖維及其復合材料

20 陶瓷纖維材料及性質(zhì)

21 陶瓷金屬纖維的性質(zhì)及制備

22 纖維增強復合材料及應用

23 晶須及其性質(zhì)

24 晶須增強復合材料

參考文獻

第五篇 陶瓷-金屬復合材料的研究和設計方法

25 顯微組織結構研究方法

26 陶瓷材料的性能研究方法

27 設計方法

參考文獻

書中符號含義

附錄

附錄1 化學元素周期表

附錄2 常用硬度對照表

附錄3 常用標準篩制

附錄4 不同露點下氣體的含濕量

南京潤邦金屬復合材料有限公司 是我國專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售金屬復合材料的國家級高新技術企業(yè)和國際知名企業(yè)，公司致力于金屬復合材料新品種的研發(fā)及規(guī)?；a(chǎn)，不斷研發(fā)出適應市場需求的功能性新型金屬復合材料。先后獲得10多項新材料發(fā)明專利，成為我國同行業(yè)中，在生產(chǎn)、研發(fā)功能性金屬復合材料的骨干企業(yè)和主力軍。公司先后榮獲"南京市高新技術企業(yè)"、"江蘇省高新技術企業(yè)"、"江蘇省明星企業(yè)"，產(chǎn)品分別獲得"南京市高新技術產(chǎn)品"、"江蘇省高新技術產(chǎn)品"等榮譽稱號。

公司注重吸引高端技術人才，聚集了中國工程院著名科學家馮叔瑜院士，以及來自航天晨光集團、中電集團、南鋼集團的一批掌握人工智能、材料、工程、機械、冶金專業(yè)核心技術的資深專家，形成了一個具有戰(zhàn)略眼光、知識互補、作風嚴謹?shù)母呖萍紕?chuàng)新、創(chuàng)業(yè)人才團隊。建立了江蘇省院士工作站和江蘇省硬脆金屬復合材料工程技術中心。