一、概述

金属层状复合材可以使强度、熔点、热膨胀系数差异极为悬殊的不同金属结合在一起，集不同材料的优点于一身，充分发挥不同材料的使用特性，大大节约稀贵金属材料，降低设备制造成本，使稀贵金属在许多领域的应用成为可能。随着我国经济的不断发展，市场对金属料尤其是新型材料的需求日益增长，钛复合材作为一种性价比较高的新型金属材料，已越来广泛地应用于石油、化工、治金、轻工、电站辅机、海水淡化、电力及海洋工程等领域。目前国内钛的层状复合材生产厂家主要有宝钛集团、天力金属复合材料有限公司、宝鸡特钢钛业有限任公司等单位。

钛层状金属复合材的加工方法有多种，常规复合方法有：爆炸焊接法、爆炸焊接+轧制法、轧制法、挤压法、堆焊法、钎焊法等。考虑到钛的特性，工业上常采用爆炸焊接复合法、爆炸焊接+轧制复合法及挤压复合法等。前两种方法主要用于复合板的生产，后一种方法主要用干复合棒材、复合管材的生产。爆炸焊接复合法通常在常温下进行。爆炸焊接+轧制复合法是将厚复层钛/其他金属坯料进行爆炸复合，然后进行加热轧制。挤压复合法是将制备的复材与基材装配或浇铸好的实心或空心锭坯进行挤压来获得所需形状的复合材料。上述三种方法界面均为冶金结合。

二、常规复合方法

（一）爆炸焊接复合法及爆炸焊接十轧制复合法

过去四五十年以来,钛复合材爆炸焊接技术发展迅速，从无到有，从有到强，随着工艺水平和装备水平的不断提高，产品品种日益增加，产品结构不断扩大。不仅可生产钛钢复合材，还实现了钛-铜、钛-镍、钛-钛、钛-铌、钛-锆、钛-钨、钛-镁、钛-钽、钛-银、钛-钢-钛、钛-铌-钛、钛-钢不锈钢、钛-铜-钢、钛-铌-镍、钛-铜-铌-钢、钛-铜-铌-不锈钢、钛-铜-铝-不锈钢等一系列双层及多层层状钛及钛合金复合材料的生产。

目前,在生产层状钛及钛合金复合材方面广泛应用的钛及钛合金牌号有TA1、TA2、TA9、TA10、Gr1、Gr2、Gr12.

随着技术水平的不断提高，钛复合材可生产规格范围不断增大，通过爆炸复合法可以达到25m²，通过爆炸+轧制复合法可以达到 35m²，复层厚度1.2~12mm不等，不仅能生产双层和多层金属复合板材，而且还可生产金属复合棒材、管材等。

1. 爆炸焊接复合法

金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学之间的一门边缘学科，是用炸药作能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。它可在一瞬间将不同的及任意金属组合，简单、迅速、强固地焊接在一起。它的最大用途是制造大面积的各种组合、各种形状、各种尺寸和各种用途的双金属及多金属复合材料。

（1）爆炸焊接复合法的特点

①爆炸焊接的形状和形式很多，如板与板、板与管、管与管、管与管板、管与棒、板与棒、棒与棒、粉末与粉末、粉末与板、管和棒、丝与丝、板和管以及异形件都可以爆炸焊接。

② 爆炸焊接的复层和基层材料之间为冶金结合，其结合(抗剪)强度数据高于或相当于两者中强度较低者的强度值。

③ 复层材料和基层材料都可以根据实际需要而任意选择。

④复层材料和基层材料的厚度及其厚度比，可以根据实际需要任意选择。以复合材为例，复板材料的厚度可为0.01~50mm，基板的度可为0.01~500mm。基板和复板的度比可为1:1~10:1。

⑤爆炸复合材料可以承受多次和多种形式的压力加工（如轧制、冲压、旋压、锻压、挤压和拉拔等），机械加工（如切割、切削、校平、校直和成形等），以及热处理、焊接和爆炸成形等后续加工，而不致分层或开裂。

⑥爆炸焊接后，表面、基体和整体材料都有不同程度的硬化和强化。这种硬化有利于复层材料耐蚀性能和耐磨性能的提高。这种强化有利于复合材料的强度设计。

⑦爆炸复合材料可以是双层、三层和多层。

⑧爆炸焊接的能源是廉价的炸药，与生产金属复合材料的其他技术相比，其成本低经济效益显著。

⑨爆炸复合材料在经过适当的机械加工（如平板）和热处理（如退火）后就是产品。如果将其坯料进行后续的压力加工，就能够获得更大或更小、更长或更短、更厚或更薄、更粗或更细以及异型的复合材料。

（2）工艺流程

基板下料→基板打磨、抛光→复板下料、开破口→复板拼焊→焊缝 PT检查→复板压校形退火→复板抛光→基、复板爆炸前检査→爆炸焊接→复板焊缝 PT 检查、半成品探伤检查→补焊、修磨→复合板热处理→矫直、校平→成品下料、取样→成品表面处理→成品检查→成品包装、入库。

（3）爆炸焊接的物理过程

爆炸焊接是利用炸药的能量，将两件（或多件）复合材料，在爆轰波作用下，实现高速碰撞而焊接在一起，是一个较为复杂的物理过程。

爆炸焊接的能源是炸药的化学能。主要的工艺参数是炸药的用量和焊件之间的间隔距离，有关参数根据炸药密度、爆速、复（钛）板的性能等因素计算，并在实爆中测试优化。