本發(fā)明屬于船體過(guò)渡接頭領(lǐng)域，具體地，涉及一種船體過(guò)渡接頭、鋁鋼復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：鋁的密度小，比強(qiáng)度高，塑性韌性好，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性好，而且耐蝕能力強(qiáng)。在大中型艦船以及具有特殊用途的船舶生產(chǎn)中，為了減輕船體的自重，往往將上層建筑或甲板室由鋼制結(jié)構(gòu)改為鋁制結(jié)構(gòu)，這樣不僅可以減輕船體自身的重量，提高航速；而且能夠降低船體的重心從而提高船的穩(wěn)性。船舶鋁合金上層建筑與鋼主船體的主要連接型式為焊接，然而由于鋁合金與鋼之間有顯著的物理特性差異，及兩種金屬之間的冶金不相容性，直接采用焊接方法難以實(shí)現(xiàn)兩者的有效連接，即，要采用焊接方法實(shí)現(xiàn)鋁合金上層建筑與鋼質(zhì)船體之間的連接，必須解決鋁合金與鋼之間異種金屬焊接的難題。目前爆炸復(fù)合方法制成的鋁合金～鋼復(fù)合材料，為實(shí)現(xiàn)鋁合金上層建筑與鋼主船體的焊接提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，爆炸復(fù)合不僅會(huì)造成環(huán)境污染，而且生產(chǎn)效率低、難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。此外，爆炸復(fù)合方法制作復(fù)合材料時(shí)，鋁合金與鋼板之間通常要增加一層薄工藝用板(該工藝用板可以是純鋁板或純鈦板)，在爆炸復(fù)合中，界面發(fā)生冶金反應(yīng)，產(chǎn)生脆性金屬間化合物。隨著裝藥密度的增加，界面基體金屬熔化量增加，生成的金屬間化合物變得愈加連續(xù)，其厚度亦有微量增加，導(dǎo)致復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度明顯降低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明首先提供了一種新的船體過(guò)渡接頭用鋁鋼復(fù)合材料，所述鋁鋼復(fù)合材料由鋁合金和鋼材異溫軋制復(fù)合而成，所述鋁合金為3系鋁合金或5系鋁合金，所述鋁鋼復(fù)合材料的鋁合金層和鋼層之間沒(méi)有金屬間化合物。本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)上述鋁鋼復(fù)合材料的方法，其包括如下步驟：準(zhǔn)備鋁合金板和鋼板；將所述鋁合金板和所述鋼板進(jìn)行o態(tài)退火，然后去除所述鋁合金板表面及所述鋼板表面的油污，并對(duì)所述鋼板進(jìn)行打磨；對(duì)所述鋁合金板和所述鋼板進(jìn)行異溫軋制；將軋后的鋁鋼復(fù)合材料進(jìn)行去應(yīng)力退火。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，異溫軋制時(shí)，所述鋁合金板的軋制溫度為300℃～400℃，所述鋼板的軋制溫度為100℃～200℃。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，異溫軋制時(shí)，單道次軋制，軋制壓下率為30％～40％。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述去應(yīng)力退火的溫度為280℃～320℃，保溫時(shí)間0.5h～1.5h。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述鋁合金板的厚度為7mm～10mm，所述鋼板的厚度為3mm～5mm。本發(fā)明還提供了一種船體過(guò)渡接頭，其原材料為上述鋁鋼復(fù)合材料。本發(fā)明提供的船體過(guò)渡接頭用鋁鋼復(fù)合材料是由鋁合金和鋼材通過(guò)異溫軋制復(fù)合而成，實(shí)現(xiàn)了鋼層與鋁合金層的直接結(jié)合。此外，該鋁鋼復(fù)合材料的鋼層和鋁合金層之間沒(méi)有脆性金屬間化合物，鋼層和鋁合金層具有優(yōu)良的結(jié)合性能。此外，鋁鋼復(fù)合材料表面質(zhì)量好、尺寸精度高，其生產(chǎn)過(guò)程比較環(huán)保，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的一種生產(chǎn)船體過(guò)渡接頭用鋁鋼復(fù)合材料的工藝流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋁鋼復(fù)合材料的鋁合金層金相組織圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋁鋼復(fù)合材料的鋼層金相組織圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的鋁鋼復(fù)合材料的界面圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例2制得的鋁鋼復(fù)合材料的鋁合金層金相組織圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例2制得的鋁鋼復(fù)合材料的鋼層金相組織圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例2制得的鋁鋼復(fù)合材料的界面圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例3制得的鋁鋼復(fù)合材料的鋁合金層金相組織圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例3制得的鋁鋼復(fù)合材料的鋼層金相組織圖。圖10為本發(fā)明實(shí)施例3制得的鋁鋼復(fù)合材料的界面圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明提供的船體過(guò)渡接頭用鋁鋼復(fù)合材料是由鋁合金和鋼材通過(guò)異溫軋制復(fù)合而成，實(shí)現(xiàn)了鋼層與鋁合金層的直接結(jié)合。此外，該鋁鋼復(fù)合材料的鋼層和鋁合金層之間沒(méi)有脆性金屬間化合物，鋼層和鋁合金層具有優(yōu)良的結(jié)合性能，平均抗剪強(qiáng)度高于65mpa。本發(fā)明所用的鋁合金為3系鋁合金或5系鋁合金。3系鋁合金和5系鋁合金均為非熱處理強(qiáng)化合金，可作為焊接結(jié)構(gòu)材料用，此外，其可焊性很好，抗蝕性特別是抗海水腐蝕性也很好。本發(fā)明所用的鋼材不需要特別限定，只要是船用鋼材即可。如圖1所示，本發(fā)明提供的生產(chǎn)上述鋁鋼復(fù)合材料的方法，包括如下步驟：準(zhǔn)備鋁合金板和鋼板；將鋁合金板和鋼板進(jìn)行o態(tài)退火，然后去除鋁合金板表面及鋼板表面的油污，并對(duì)鋼板進(jìn)行打磨；對(duì)鋁合金板和鋼板進(jìn)行異溫軋制；將軋后的鋁鋼復(fù)合材料進(jìn)行去應(yīng)力退火。軋制復(fù)合生產(chǎn)的復(fù)合材料表面質(zhì)量好、尺寸精度高，其生產(chǎn)過(guò)程比較環(huán)保，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。此外，軋制復(fù)合帶材覆層的厚度調(diào)整空間大，裝備及技術(shù)較為成熟，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，易實(shí)現(xiàn)鋁鋼復(fù)合材料的批量生產(chǎn)。鋁合金板和鋼板進(jìn)行o態(tài)退火后，鋁合金板和鋼板的內(nèi)部組織為等軸晶組織。由于鋁和鋼的力學(xué)性能差異較大，在異溫軋制過(guò)程中，鋁合金層與鋼層間變形量存在較大差異，鋁合金層在軋制過(guò)程中有很大的變形量，而鋼層在軋制過(guò)程中除了界面處幾乎沒(méi)有變形。去應(yīng)力退火后，鋁合金層仍舊為變形組織，而鋼層遠(yuǎn)離界面處為細(xì)小的等軸晶粒，因而該鋁鋼復(fù)合材料的鋼層和鋁合金層之間沒(méi)有脆性金屬間化合物，鋼層和鋁合金層具有優(yōu)良的結(jié)合性能。異溫軋制，即將鋁合金板和鋼板分別加熱到不同溫度，然后再進(jìn)行復(fù)合軋制。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，異溫軋制時(shí)，鋁合金板的軋制溫度為300℃～400℃，鋼板的軋制溫度為100℃～200℃。溫度太低，鋁合金板和鋼板的界面結(jié)合強(qiáng)度差；溫度太高，結(jié)合界面容易生成金屬間化合物。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所用的鋁合金板的厚度為7mm～10mm，鋼板的厚度為3mm～5mm。當(dāng)然，在鋁鋼能復(fù)合的前提下，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，鋼板和鋁板的厚度可以按照實(shí)際需要任意調(diào)整。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，異溫軋制時(shí)，單道次軋制，軋制壓下率為30％～40％。此時(shí)，制得的鋁鋼復(fù)合材料的結(jié)合強(qiáng)度高。退火的溫度和保溫的時(shí)間并不需要特別限定，只要退火后能消除軋后的鋁鋼復(fù)合材料的應(yīng)力即可。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，去應(yīng)力退火的溫度為280℃～320℃。退火溫度太低，會(huì)影響鋁鋼復(fù)合材料的性能；退火溫度太高，容易生成金屬間化合物。在此溫度下，合適的保溫時(shí)間為保溫時(shí)間0.5h～1.5h。將上述鋁鋼復(fù)合材料加工后，即可得到船體過(guò)渡接頭。焊接時(shí)，過(guò)渡接頭的鋁合金層與船舶鋁合金上層建筑進(jìn)行焊接，過(guò)渡接頭的鋼層與鋼主船體進(jìn)行焊接。目前，船舶鋁合金上層建筑大多選用5系鋁合金，因此在焊接時(shí)是5系鋁合金之間或5系鋁合金與3系鋁合金進(jìn)行焊接，焊接的效果好。下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述
發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測(cè)方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測(cè)方法。下述實(shí)施例所用鋁合金板的化學(xué)成分為表1～表3所示，所用鋼板的化學(xué)成分如表4所示：表1實(shí)施例1所用鋁合金板(5083)的化學(xué)成分元素sifeticumnmgzncral含量/％0.160.320.150.100.4～1.04.0～4.90.100.05～0.25余量表2實(shí)施例2所用鋁合金板(3003)的化學(xué)成分元素sifeticumnzn其它al含量/％0.600.700.100.05～0.201.0～1.50.100.15余量表3實(shí)施例3所用鋁合金板(5183)的化學(xué)成分元素sifeticumnmgzncral含量/％0.400.400.100.100.5～1.04.3～5.20.250.05～0.25余量表4實(shí)施例1～3所用鋼板的化學(xué)成分元素csimnnialtacrps其它fe含量/％0.120.210.850.050.130.040.04＜0.001＜0.0010.15余量實(shí)施例1本實(shí)施例按照?qǐng)D1所示的工藝流程制備船體過(guò)渡接頭用鋁鋼復(fù)合材料，具體過(guò)程如下：11)準(zhǔn)備7mm的鋁合金板和3mm的鋼板。本實(shí)施例采用5083鋁合金板(其化學(xué)成分請(qǐng)見(jiàn)表1)和表4所示的鋼板。12)將鋁合金板和鋼板進(jìn)行o態(tài)退火，然后去除鋁合金板表面及鋼板表面的油污，并對(duì)鋼板進(jìn)行打磨。13)將鋁合金板加熱至300℃，將鋼板加熱至100℃，然后進(jìn)行軋制復(fù)合。單道次軋制，軋制壓下率為30％。14)將軋后的鋁鋼復(fù)合材料進(jìn)行去應(yīng)力退火。退火溫度為280℃，保溫時(shí)間為1.5h。所得鋁鋼復(fù)合材料的平均抗剪強(qiáng)度為68mpa。圖2為該鋁鋼復(fù)合材料的鋁合金層金相組織圖，圖3為鋼層金相組織圖，圖4為鋁合金層和鋼層的界面圖。實(shí)施例2本實(shí)施例按照?qǐng)D1所示的工藝流程制備船體過(guò)渡接頭用鋁鋼復(fù)合材料，具體過(guò)程如下：21)準(zhǔn)備10mm的鋁合金板和5mm的鋼板。本實(shí)施例采用3003鋁合金板(其化學(xué)成分請(qǐng)見(jiàn)表2)和表4所示的鋼板。22)將鋁合金板和鋼板進(jìn)行o態(tài)退火，然后去除鋁合金板表面及鋼板表面的油污，并對(duì)鋼板進(jìn)行打磨。23)將鋁合金板加熱至400℃，將鋼板加熱至200℃，然后進(jìn)行軋制復(fù)合。單道次軋制，軋制壓下率為35％。24)將軋后的鋁鋼復(fù)合材料進(jìn)行去應(yīng)力退火。退火溫度為300℃，保溫時(shí)間為1h。所得鋁鋼復(fù)合材料的平均抗剪強(qiáng)度為65mpa。圖5為該鋁鋼復(fù)合材料的鋁合金層金相組織圖，圖6為鋼層金相組織圖，圖7為鋁合金層和鋼層的界面圖。實(shí)施例3本實(shí)施例按照?qǐng)D1所示的工藝流程制備船體過(guò)渡接頭用鋁鋼復(fù)合材料，具體過(guò)程如下：31)準(zhǔn)備8mm的鋁合金板和4mm的鋼板。本實(shí)施例采用5183鋁合金板(其化學(xué)成分請(qǐng)見(jiàn)表3)和表4所示的鋼板。32)將鋁合金板和鋼板進(jìn)行o態(tài)退火，然后去除鋁合金板表面及鋼板表面的油污，并對(duì)鋼板進(jìn)行打磨。33)將鋁合金板加熱至350℃，將鋼板加熱至150℃，然后進(jìn)行軋制復(fù)合。單道次軋制，軋制壓下率為40％。34)將軋后的鋁鋼復(fù)合材料進(jìn)行去應(yīng)力退火。退火溫度為320℃，保溫時(shí)間為0.5h。所得鋁鋼復(fù)合材料的平均抗剪強(qiáng)度為66mpa。圖8為該鋁鋼復(fù)合材料的鋁合金層金相組織圖，圖9為鋼層金相組織圖，圖10為鋁合金層和鋼層的界面圖。從圖2、圖5和圖8可知，本發(fā)明提供的鋁鋼復(fù)合材料的鋁合金層為變形組織。從圖3、圖6和圖9可知，其鋼層仍為等軸晶粒。從圖4、圖7和圖10可知，鋁合金層和鋼層的結(jié)合界面無(wú)脆性金屬間化合物；此外，鋁合金層和鋼層的結(jié)合界面存在變形，而遠(yuǎn)離界面處無(wú)變形。從上述實(shí)施例還可以看出，本發(fā)明提供的鋁鋼復(fù)合材料具有優(yōu)良的結(jié)合性能，其平均抗剪強(qiáng)度高于65mpa。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。當(dāng)前第1頁(yè)12