92 工程科学学报，第43卷，第1期 碳钢(Q235B)厚度12~16mm、覆层钛(TA2)厚度 木建筑和海洋工程等领域拓展.市场对超薄、超 1.2 mmtsi 厚、高强高耐蚀和界面强冶金结合的钛/钢复合板 瑞典最早在20世纪80年代将钛/钢复合管板 的需求逐渐增大.在保证耐腐蚀性能的前提下减 用于核电冷凝器设备，随后德国、法国、美国和科 小钛覆层厚度，可减少钛的使用，降低成本.由于 威特等在大型火电站及核电站中也开始使用钛/钢 钛和钢的热物理性能差异较大，钛/钢复合板的焊 复合板，日本在滨海电站及海水淡化装置中的凝 接加工非常困难，而宽板幅钛/钢复合板可以减少 汽器和换热器上同样使用了钛/钢复合管板.国内 焊缝数量，降低加工成本，提高生产效率.基于以 凝汽器大幅面钛/钢复合管板的应用始于20世纪 上原因，钛/钢复合板的发展趋势是薄覆层、厚度 90年代初，但由于当时国内大幅面钛/钢复合板制 薄、宽板幅、高性能和低成本 备技术尚不成熟，尤其在结合率、不平度等指标和 钛/钢复合板的制备方法和工艺直接决定了其 可承受持续加工特性方面达不到该领域的特殊要 尺寸规格和性能，所以制备方法和工艺成为了该 求，所以日本旭化成公司和美国DMC公司很长一 领域近年的研究热点.激光工程化净成形技术啊、 段时间以来一直垄断着该领域的中国市场) 放电等离子烧结技术)、喷射沉积法阿和钎焊复 4.3制盐设备 合法⑧7-也被用于制备钛/钢复合板，但这些方法 钛具有优异的抗海水及耐氯化物溶液腐蚀及 目前都仅限于实验室研究.现在国内企业制备钛/ 流体冲刷的性能，特别适合作为制盐设备中蒸发 钢复合板最常用的方法是爆炸复合法，而在日本 罐的壳体材料，对于防止蒸发罐壁结盐垢，延长洗 热轧复合法已经成为制备钛/钢复合板的主流方 罐周期有良好效果.1985年，内蒙古吉兰泰盐场率 法，随着国内轧机能力的提升，热轧复合法也正在 先将钛/钢复合板用于真空制盐蒸发室的Ⅱ-Ⅳ效 逐渐替代爆炸复合法成为该领域的发展主流，鞍 蒸发室主体材料，实践证明钛/钢复合板制造的蒸 钢、南钢和济钢等大型国有企业都开始采用真空 发室可减缓腐蚀和结盐垢，延长生产周期，提高盐 制坯热轧复合法生产钛/钢复合板1,89然而，真 质白度和均匀性四2007年，宝钛集团复合板公司 空制坯热轧复合法对设备要求较高，工艺繁琐，界 向四川久大制盐有限责任公司提供了600多吨 面焊接质量要求严格，限制了该技术的大规模推 TA2TA10钛/钢复合板，用于60万吨真空制盐项 广应用.因此.钛/钢复合板低成本、高效率和短流 目的设备制造 程制备技术的开发是该领域亟待解决的难题之 4.4海洋工程 一，也成为了该领域的当务之急和主要发展趋势 在海洋工程中，钛/钢复合板不仅能满足海洋 针对上述问题，刘雪峰等1-开发了钛/钢复 环境下的耐蚀要求，而且是环境友好型材料，在海 合板两步轧制复合法（又称“冷-热轧制复合法”）， 水中无毒害，对海洋生态环境没有不良影响，特别 先将原材料纯钛板和Q235低碳钢板待复合表面 适合用作海洋土木领域的防蚀材料四.日本因其 进行打磨、清洁等处理后，无需添加任何过渡层金 四面临海的特殊地理位置，开展了钛/钢复合板在 属，直接层叠进行预复合轧制，接着在空气氛围下 浮式海洋构筑物的适用性研究，已实用或计划中 加热后再进行终复合轧制.该方法利用预复合轧 的大型浮式海洋构筑物有机场、港湾物流基地、 制工序替代了传统热轧复合法中的真空制坯工 发电厂、原油和天然气体贮存基地、桥梁、废弃物 序，工艺流程短、成材率高、制备成本低，制备的 和污水处理场等)日本在横须贺建造了一个超 钛/钢复合板的界面结合质量稳定，界面结合强度 大型浮式海洋构筑物，在海水飞沫冲刷处使用了 超过230MPa,特别适合低成本制备薄覆层、厚度 钛/钢复合板；日本跨海大桥也将钛/钢复合板应用 薄、宽幅、高性能的钛/钢复合板 到桥柱飞溅区四.随着人们对海洋的开发力度不 6结语 断加大，钛/钢复合板在海洋油气开发、海港建筑、 沿海发电站、海水淡化、船舶、海洋渔业及海洋热 人们对钛/钢复合板的研究已有半个世纪之 能转换等领域的应用将越来越广泛 久，开发了多种钛/钢复合板制备方法，推动了钛/ 钢复合板的开发和应用.虽然钛/钢复合板在制 5 钛/钢复合板的发展趋势 备、性能和应用等方面都取得了长足进展，但是仍 随着人们对钛的认识逐渐加深，钛/钢复合板 然存在以下问题： 的应用领域也从传统的石油化工、航空航天向土 (1)尺寸规格受限.随着钛/钢复合板的应用领碳钢（Q235B）厚度 12～16 mm、覆层钛（TA2）厚度 1.2 mm[81] . 瑞典最早在 20 世纪 80 年代将钛/钢复合管板 用于核电冷凝器设备，随后德国、法国、美国和科 威特等在大型火电站及核电站中也开始使用钛/钢 复合板，日本在滨海电站及海水淡化装置中的凝 汽器和换热器上同样使用了钛/钢复合管板. 国内 凝汽器大幅面钛/钢复合管板的应用始于 20 世纪 90 年代初，但由于当时国内大幅面钛/钢复合板制 备技术尚不成熟，尤其在结合率、不平度等指标和 可承受持续加工特性方面达不到该领域的特殊要 求，所以日本旭化成公司和美国 DMC 公司很长一 段时间以来一直垄断着该领域的中国市场[3] . 4.3    制盐设备 钛具有优异的抗海水及耐氯化物溶液腐蚀及 流体冲刷的性能，特别适合作为制盐设备中蒸发 罐的壳体材料，对于防止蒸发罐壁结盐垢，延长洗 罐周期有良好效果. 1985 年，内蒙古吉兰泰盐场率 先将钛/钢复合板用于真空制盐蒸发室的Ⅱ-Ⅳ效 蒸发室主体材料，实践证明钛/钢复合板制造的蒸 发室可减缓腐蚀和结盐垢，延长生产周期，提高盐 质白度和均匀性[1] . 2007 年，宝钛集团复合板公司 向四川久大制盐有限责任公司提供了 600 多吨 TA2/TA10 钛/钢复合板，用于 60 万吨真空制盐项 目的设备制造[4] . 4.4    海洋工程 在海洋工程中，钛/钢复合板不仅能满足海洋 环境下的耐蚀要求，而且是环境友好型材料，在海 水中无毒害，对海洋生态环境没有不良影响，特别 适合用作海洋土木领域的防蚀材料[82] . 日本因其 四面临海的特殊地理位置，开展了钛/钢复合板在 浮式海洋构筑物的适用性研究，已实用或计划中 的大型浮式海洋构筑物有机场、港湾物流基地、 发电厂、原油和天然气体贮存基地、桥梁、废弃物 和污水处理场等[83] . 日本在横须贺建造了一个超 大型浮式海洋构筑物，在海水飞沫冲刷处使用了 钛/钢复合板；日本跨海大桥也将钛/钢复合板应用 到桥柱飞溅区[21] . 随着人们对海洋的开发力度不 断加大，钛/钢复合板在海洋油气开发、海港建筑、 沿海发电站、海水淡化、船舶、海洋渔业及海洋热 能转换等领域的应用将越来越广泛. 5    钛/钢复合板的发展趋势 随着人们对钛的认识逐渐加深，钛/钢复合板 的应用领域也从传统的石油化工、航空航天向土 木建筑和海洋工程等领域拓展. 市场对超薄、超 厚、高强高耐蚀和界面强冶金结合的钛/钢复合板 的需求逐渐增大. 在保证耐腐蚀性能的前提下减 小钛覆层厚度，可减少钛的使用，降低成本. 由于 钛和钢的热物理性能差异较大，钛/钢复合板的焊 接加工非常困难，而宽板幅钛/钢复合板可以减少 焊缝数量，降低加工成本，提高生产效率. 基于以 上原因，钛/钢复合板的发展趋势是薄覆层、厚度 薄、宽板幅、高性能和低成本. 钛/钢复合板的制备方法和工艺直接决定了其 尺寸规格和性能，所以制备方法和工艺成为了该 领域近年的研究热点. 激光工程化净成形技术[84]、 放电等离子烧结技术[85]、喷射沉积法[86] 和钎焊复 合法[87−88] 也被用于制备钛/钢复合板，但这些方法 目前都仅限于实验室研究. 现在国内企业制备钛/ 钢复合板最常用的方法是爆炸复合法，而在日本 热轧复合法已经成为制备钛/钢复合板的主流方 法，随着国内轧机能力的提升，热轧复合法也正在 逐渐替代爆炸复合法成为该领域的发展主流，鞍 钢、南钢和济钢等大型国有企业都开始采用真空 制坯热轧复合法生产钛/钢复合板[21, 89−90] . 然而，真 空制坯热轧复合法对设备要求较高，工艺繁琐，界 面焊接质量要求严格，限制了该技术的大规模推 广应用. 因此，钛/钢复合板低成本、高效率和短流 程制备技术的开发是该领域亟待解决的难题之 一，也成为了该领域的当务之急和主要发展趋势. 针对上述问题，刘雪峰等[91−92] 开发了钛/钢复 合板两步轧制复合法（又称“冷‒热轧制复合法”）， 先将原材料纯钛板和 Q235 低碳钢板待复合表面 进行打磨、清洁等处理后，无需添加任何过渡层金 属，直接层叠进行预复合轧制，接着在空气氛围下 加热后再进行终复合轧制. 该方法利用预复合轧 制工序替代了传统热轧复合法中的真空制坯工 序，工艺流程短、成材率高、制备成本低，制备的 钛/钢复合板的界面结合质量稳定，界面结合强度 超过 230 MPa，特别适合低成本制备薄覆层、厚度 薄、宽幅、高性能的钛/钢复合板. 6    结语 人们对钛/钢复合板的研究已有半个世纪之 久，开发了多种钛/钢复合板制备方法，推动了钛/ 钢复合板的开发和应用. 虽然钛/钢复合板在制 备、性能和应用等方面都取得了长足进展，但是仍 然存在以下问题： （1）尺寸规格受限. 随着钛/钢复合板的应用领 · 92 · 工程科学学报，第 43 卷，第 1 期