一、概述

金屬層狀復合材可以使強度、熔點、熱膨脹系數差異極為懸殊的不同金屬結合在一起，集不同材料的優點于一身，充分發揮不同材料的使用特性，大大節約稀貴金屬材料，降低設備制造成本，使稀貴金屬在許多領域的應用成為可能。隨著我國經濟的不斷發展，市場對金屬料尤其是新型材料的需求日益增長，鈦復合材作為一種性價比較高的新型金屬材料，已越來廣泛地應用于石油、化工、治金、輕工、電站輔機、海水淡化、電力及海洋工程等領域。目前國內鈦的層狀復合材生產廠家主要有寶鈦集團、天力金屬復合材料有限公司、寶雞特鋼鈦業有限任公司等單位。

鈦層狀金屬復合材的加工方法有多種，常規復合方法有：爆炸焊接法、爆炸焊接+軋制法、軋制法、擠壓法、堆焊法、釬焊法等。考慮到鈦的特性，工業上常采用爆炸焊接復合法、爆炸焊接+軋制復合法及擠壓復合法等。前兩種方法主要用于復合板的生產，后一種方法主要用干復合棒材、復合管材的生產。爆炸焊接復合法通常在常溫下進行。爆炸焊接+軋制復合法是將厚復層鈦/其他金屬坯料進行爆炸復合，然后進行加熱軋制。擠壓復合法是將制備的復材與基材裝配或澆鑄好的實心或空心錠坯進行擠壓來獲得所需形狀的復合材料。上述三種方法界面均為冶金結合。

二、常規復合方法

（一）爆炸焊接復合法及爆炸焊接十軋制復合法

過去四五十年以來,鈦復合材爆炸焊接技術發展迅速，從無到有，從有到強，隨著工藝水平和裝備水平的不斷提高，產品品種日益增加，產品結構不斷擴大。不僅可生產鈦鋼復合材，還實現了鈦-銅、鈦-鎳、鈦-鈦、鈦-鈮、鈦-鋯、鈦-鎢、鈦-鎂、鈦-鉭、鈦-銀、鈦-鋼-鈦、鈦-鈮-鈦、鈦-鋼不銹鋼、鈦-銅-鋼、鈦-鈮-鎳、鈦-銅-鈮-鋼、鈦-銅-鈮-不銹鋼、鈦-銅-鋁-不銹鋼等一系列雙層及多層層狀鈦及鈦合金復合材料的生產。

目前,在生產層狀鈦及鈦合金復合材方面廣泛應用的鈦及鈦合金牌號有TA1、TA2、TA9、TA10、Gr1、Gr2、Gr12.

隨著技術水平的不斷提高，鈦復合材可生產規格范圍不斷增大，通過爆炸復合法可以達到25m2，通過爆炸+軋制復合法可以達到 35m2，復層厚度1.2~12mm不等，不僅能生產雙層和多層金屬復合板材，而且還可生產金屬復合棒材、管材等。

1. 爆炸焊接復合法

金屬爆炸焊接是介于金屬物理學、爆炸物理學和焊接工藝學之間的一門邊緣學科，是用炸藥作能源進行金屬間焊接和生產金屬復合材料的一種很有實用價值的高新技術。它可在一瞬間將不同的及任意金屬組合，簡單、迅速、強固地焊接在一起。它的最大用途是制造大面積的各種組合、各種形狀、各種尺寸和各種用途的雙金屬及多金屬復合材料。

（1）爆炸焊接復合法的特點

①爆炸焊接的形狀和形式很多，如板與板、板與管、管與管、管與管板、管與棒、板與棒、棒與棒、粉末與粉末、粉末與板、管和棒、絲與絲、板和管以及異形件都可以爆炸焊接。

② 爆炸焊接的復層和基層材料之間為冶金結合，其結合(抗剪)強度數據高于或相當于兩者中強度較低者的強度值。

③ 復層材料和基層材料都可以根據實際需要而任意選擇。

④復層材料和基層材料的厚度及其厚度比，可以根據實際需要任意選擇。以復合材為例，復板材料的厚度可為0.01~50mm，基板的度可為0.01~500mm。基板和復板的度比可為1:1~10:1。

⑤爆炸復合材料可以承受多次和多種形式的壓力加工（如軋制、沖壓、旋壓、鍛壓、擠壓和拉拔等），機械加工（如切割、切削、校平、校直和成形等），以及熱處理、焊接和爆炸成形等后續加工，而不致分層或開裂。

⑥爆炸焊接后，表面、基體和整體材料都有不同程度的硬化和強化。這種硬化有利于復層材料耐蝕性能和耐磨性能的提高。這種強化有利于復合材料的強度設計。

⑦爆炸復合材料可以是雙層、三層和多層。

⑧爆炸焊接的能源是廉價的炸藥，與生產金屬復合材料的其他技術相比，其成本低經濟效益顯著。

⑨爆炸復合材料在經過適當的機械加工（如平板）和熱處理（如退火）后就是產品。如果將其坯料進行后續的壓力加工，就能夠獲得更大或更小、更長或更短、更厚或更薄、更粗或更細以及異型的復合材料。

（2）工藝流程

基板下料→基板打磨、拋光→復板下料、開破口→復板拼焊→焊縫 PT檢查→復板壓校形退火→復板拋光→基、復板爆炸前檢査→爆炸焊接→復板焊縫 PT 檢查、半成品探傷檢查→補焊、修磨→復合板熱處理→矯直、校平→成品下料、取樣→成品表面處理→成品檢查→成品包裝、入庫。

（3）爆炸焊接的物理過程

爆炸焊接是利用炸藥的能量，將兩件（或多件）復合材料，在爆轟波作用下，實現高速碰撞而焊接在一起，是一個較為復雜的物理過程。

爆炸焊接的能源是炸藥的化學能。主要的工藝參數是炸藥的用量和焊件之間的間隔距離，有關參數根據炸藥密度、爆速、復（鈦）板的性能等因素計算，并在實爆中測試優化。