白于良等：钛/钢复合板及其制备应用研究现状与发展趋势 93 域不断拓展，市场对钛/钢复合板的尺寸规格提出 [4]Yan L.Behaviotsard applications of Ti/steel composite sheets. 了新的要求，然而因为设备和技术等原因，目前制 China Tit Ind,2011(3):12 备的钛/钢复合板仍无法满足薄覆层、超薄、超厚 (闫力.钛钢复合板的特点及应用领域.中国钛业，2011(3)：12) [5]Hu J,Xie R,Du X B.Processing technology of titanium steel clad 或宽板幅的市场需求 plate and its application in ship and ocean engineering.Jiangsu (2)制备成本高.采用热轧复合法制备钛/钢复 Shp,2016,33(6):6 合板已逐渐成为产业化的主要发展方向，但现在 (胡杰，谢荣，杜训柏.钛钢复合板加工技术及其在船海工程中 热轧复合前一般都需要真空电子束焊接组坯，设 的应用.江苏船舶，2016,33(6)：6) 备和制备成本较高，削弱了钛钢复合板的市场竞 [6] Lee MK,Lee J G,Choi Y H,et al.Interlayer engineering for 争力. dissimilar bonding of titanium to stainless steel.Mater Lett,2010, 64(9):1105 (3)界面结合质量不稳定.由于影响钛/钢复合 [7]Chai X Y,Pan T,Chai F,et al.Interlayer engineering for titanium 板的界面结合质量的因素较多，常常容易出现同 clad steel by hot roll bonding.J Iron Steel Res Int,2018,25(7): 一钛/钢复合板的不同位置结合强度不同，不同批 739 次的钛/钢复合板界面结合强度相差较大等问题. [81 Zhao D S,Yan J C,Wang C W,et al.Interfacial structure and (4)焊接、成形等后续加工难度大.钛和钢的 mechanical properties of hot roll bonded joints between titanium 热物理性能差异较大，钛/钢复合板焊接时界面易 alloy and stainless steel using copper interlayer.Sci Technol Weld 生成FeTi等脆性相；钛和钢塑性加工时难以协同 Joim,2008.13(8):765 [9] Sam S,Kundu S,Chatterjee S.Diffusion bonding of titanium alloy 变形，会导致钛/钢复合板后续进一步塑性成形时 to micro-duplex stainless steel using a nickel alloy interlayer: 界面结合质量可能会下降 Interface microstructure and strength properties.Mater Des,2012, 有鉴于此.钛/钢复合板未来的重点研究方向 40:237 包括： [10]Atasoy E,Kahraman N.Diffusion bonding of commercially pure (1)在钛/钢复合板制备工艺和界面结合质量 titanium to low carbon steel using a silver interlayer.Mater 方面深入研究，揭示钛/钢界面复合机理和界面脆 Charact,.2008,59(10):1481 性相的析出行为 [11]Deng YQ,Sheng G M,Xu C.Evaluation of the microstructure (2)基于界面复合理论开发新的短流程高效 and mechanical properties of diffusion bonded joints of titanium to stainless steel with a pure silver interlayer.Mater Des,2013,46: 制备工艺，降低制备成本，拓宽钛/钢复合板的尺寸 思 规格. [12]Wang J Y,Ge Z M,Zhou Y B.Aeronautical Titanium Alloy (3)基于复合界面脆性相的析出规律进行工 Shanghai:Shanghai Scientific Technical Publishers,1985 艺优化，精确调控复合界面脆性相的生成，制备界 (王金友，葛志明，周彦邦.航空用钛合金.上海：上海科学技术 面实现强冶金结合的、具有高界面结合强度的钛/ 出版社.1985) 钢复合板 [13]Wang H L.Application status and development of titanium and titanium alloy in shipbuilding industry.Spec Steel Technol,2013, 参考文献 19(4:1 (王怀柳.钛及钛合金在船舶工业的应用现状及发展.特钢技术， [1]Duan H J.Application of titanium/steel composite plate in 2013,19(4):1) evaporation chamber of vacuum salt making plant.Tit Ind Prog. [14]Xing S Y,Wang S H.Aluminum and Titanium Alloys.Beijing: 1993(1):19 China Machine Press,1987 (段恒杰.钛钢复合板在真空制盐装置蒸发室的应用钛工业进 (邢淑仪，王世洪.铝合金和钛合金.北京：机械工业出版社， 展，1993(1)：19) 1987) [2]Chai X Y.Study on Rolling Process.Microstructure and [15]Song T F,Jiang X S,Shao Z Y,et al.Microstructure and Properties of Titanium Clad Steel for Ship and Ocean Engineering mechanical properties of vacuum diffusion bonded joints between [Dissertation].Beijing:Tsinghua University,2018 Ti-6Al-4V titanium alloy and AIS1316L stainless steel using (柴希阳.船舶与海洋工程用钛/钢复合板轧制工艺与组织性能 Cu/Nb multi-interlayer.Vacum,017,145:68 研究学位论文].北京：清华大学，2018) [16]Kundu S,Chatterjee S.Effect of bonding temperature on interface [3]Gao BL,Li P C,Hua X F,et al.Ti-steel clad plate application in microstructure and properties of titanium-304 stainless steel steam condenser of seashore station.Tit Ind Prog,2005,22(4):36 diffusion bonded joints with Ni interlayer.Mater Sci Technol, (高宝利，李平仓，华先锋，等.钛-钢复合板在滨海电站凝汽器 2006,22(10):1201 中的应用.钛工业进展，2005,22(4)：36) [17]Yu C,Qi Z C,Yu H,et al.Microstructural and mechanical域不断拓展，市场对钛/钢复合板的尺寸规格提出 了新的要求，然而因为设备和技术等原因，目前制 备的钛/钢复合板仍无法满足薄覆层、超薄、超厚 或宽板幅的市场需求. （2）制备成本高. 采用热轧复合法制备钛/钢复 合板已逐渐成为产业化的主要发展方向，但现在 热轧复合前一般都需要真空电子束焊接组坯，设 备和制备成本较高，削弱了钛/钢复合板的市场竞 争力. （3）界面结合质量不稳定. 由于影响钛/钢复合 板的界面结合质量的因素较多，常常容易出现同 一钛/钢复合板的不同位置结合强度不同，不同批 次的钛/钢复合板界面结合强度相差较大等问题. （4）焊接、成形等后续加工难度大. 钛和钢的 热物理性能差异较大，钛/钢复合板焊接时界面易 生成 FeTi 等脆性相；钛和钢塑性加工时难以协同 变形，会导致钛/钢复合板后续进一步塑性成形时 界面结合质量可能会下降. 有鉴于此，钛/钢复合板未来的重点研究方向 包括： （1）在钛/钢复合板制备工艺和界面结合质量 方面深入研究，揭示钛/钢界面复合机理和界面脆 性相的析出行为. （2）基于界面复合理论开发新的短流程高效 制备工艺，降低制备成本，拓宽钛/钢复合板的尺寸 规格. （3）基于复合界面脆性相的析出规律进行工 艺优化，精确调控复合界面脆性相的生成，制备界 面实现强冶金结合的、具有高界面结合强度的钛/ 钢复合板. 参    考    文    献 Duan  H  J.  Application  of  titanium/steel  composite  plate  in evaporation  chamber  of  vacuum  salt  making  plant. Tit Ind Prog, 1993（1）: 19 （段恒杰. 钛钢复合板在真空制盐装置蒸发室的应用. 钛工业进 展, 1993（1）：19） [1] Chai  X  Y. Study on Rolling Process, Microstructure and Properties of Titanium Clad Steel for Ship and Ocean Engineering [Dissertation]. Beijing: Tsinghua University, 2018 （柴希阳. 船舶与海洋工程用钛/钢复合板轧制工艺与组织性能 研究[学位论文]. 北京: 清华大学, 2018） [2] Gao B L, Li P C, Hua X F, et al. Ti‒steel clad plate application in steam condenser of seashore station. Tit Ind Prog, 2005, 22（4）: 36 （高宝利, 李平仓, 华先锋, 等. 钛‒钢复合板在滨海电站凝汽器 中的应用. 钛工业进展, 2005, 22（4）：36） [3] Yan  L.  Behaviotsard  applications  of  Ti/steel  composite  sheets. China Tit Ind, 2011（3）: 12 （闫力. 钛钢复合板的特点及应用领域. 中国钛业, 2011（3）：12） [4] Hu J, Xie R, Du X B. Processing technology of titanium steel clad plate  and  its  application  in  ship  and  ocean  engineering. Jiangsu Ship, 2016, 33（6）: 6 （胡杰, 谢荣, 杜训柏. 钛钢复合板加工技术及其在船海工程中 的应用. 江苏船舶, 2016, 33（6）：6） [5] Lee  M  K,  Lee  J  G,  Choi  Y  H,  et  al.  Interlayer  engineering  for dissimilar bonding of titanium to stainless steel. Mater Lett, 2010, 64（9）: 1105 [6] Chai X Y, Pan T, Chai F, et al. Interlayer engineering for titanium clad steel by hot roll bonding. J Iron Steel Res Int, 2018, 25（7）: 739 [7] Zhao  D  S,  Yan  J  C,  Wang  C  W,  et  al.  Interfacial  structure  and mechanical  properties  of  hot  roll  bonded  joints  between  titanium alloy and stainless steel using copper interlayer. Sci Technol Weld Join, 2008, 13（8）: 765 [8] Sam S, Kundu S, Chatterjee S. Diffusion bonding of titanium alloy to  micro-duplex  stainless  steel  using  a  nickel  alloy  interlayer: Interface microstructure and strength properties. Mater Des, 2012, 40: 237 [9] Atasoy E, Kahraman N. Diffusion bonding of commercially pure titanium  to  low  carbon  steel  using  a  silver  interlayer. Mater Charact, 2008, 59（10）: 1481 [10] Deng  Y  Q,  Sheng  G  M,  Xu  C.  Evaluation  of  the  microstructure and mechanical properties of diffusion bonded joints of titanium to stainless steel with a pure silver interlayer. Mater Des, 2013, 46: 84 [11] Wang  J  Y,  Ge  Z  M,  Zhou  Y  B. Aeronautical Titanium Alloy. Shanghai: Shanghai Scientific & Technical Publishers, 1985 （王金友, 葛志明, 周彦邦. 航空用钛合金. 上海: 上海科学技术 出版社, 1985） [12] Wang  H  L.  Application  status  and  development  of  titanium  and titanium alloy in shipbuilding industry. Spec Steel Technol, 2013, 19（4）: 1 （王怀柳. 钛及钛合金在船舶工业的应用现状及发展. 特钢技术, 2013, 19（4）：1） [13] Xing  S  Y,  Wang  S  H. Aluminum and Titanium Alloys.  Beijing: China Machine Press, 1987 （邢淑仪, 王世洪. 铝合金和钛合金. 北京: 机械工业出版社, 1987） [14] Song  T  F,  Jiang  X  S,  Shao  Z  Y,  et  al.  Microstructure  and mechanical properties of vacuum diffusion bonded joints between Ti ‒6Al ‒4V  titanium  alloy  and  AISI316L  stainless  steel  using Cu/Nb multi-interlayer. Vacuum, 2017, 145: 68 [15] Kundu S, Chatterjee S. Effect of bonding temperature on interface microstructure  and  properties  of  titanium-304  stainless  steel diffusion  bonded  joints  with  Ni  interlayer. Mater Sci Technol, 2006, 22（10）: 1201 [16] [17] Yu  C,  Qi  Z  C,  Yu  H,  et  al.  Microstructural  and  mechanical 白于良等： 钛/钢复合板及其制备应用研究现状与发展趋势 · 93 ·