[發明專利]一種離心復合后半固態軋制制備層疊復合金屬材料的方法

無效

• 申請號: 201110426189.7
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102489531A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 蔣業華;劉飛;岑啟宏;李祖來;周榮
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B21B47/00
• 分類號: B21B47/00;B22D13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于材料加工領域，涉及一種層狀金屬復合材料的制備方法，特別是一種離心復合后半固態軋制制備層疊復合金屬材料的方法。

背景技術

層狀金屬復合材料是將兩種或兩種以上金屬材料分層組合形成牢固貼合的復合材料。雙金屬復合材料可以發揮兩種單一金屬的優點，具備特殊的物理、化學及力學性能，滿足高強度、高比剛度、抗疲勞性、尺寸穩定、耐磨、抗振、防腐等要求，同時可以大大節省稀貴金屬，降低成本。目前，雙金屬復合材料已被廣泛應用于化工、石油、電力、機械、航空、航天、船舶等領域。

層狀金屬復合材料的現有制備工藝可以劃分為三類：固—固相復合法，如爆炸焊接法、軋制復合法、擠壓復合法、燒結復合法等；液—固相復合法，如鑄軋復合法、噴射沉積法、復合澆注法、反向凝固法等；液—液相復合法，如電磁連鑄法。上述方法雖然可通過不同復合方法獲得具有一定結合強度的雙金屬復合板，但仍存在諸多不足，如，軋制法可復合的金屬種類很多，但軋制復合往往不能對如高鉻鑄鐵等脆性材料進行軋制，而且需要進行表面處理和退火強化處理等工藝，板形控制困難，軋件易邊裂，易形成脆性金屬化合物，且道次軋制變形量大，需要大功率的軋機；爆炸復合法板形控制困難，也不適于連續生產，并且炸藥爆炸所產生的巨大聲響和沖擊波會給人們心理及周圍環境帶來刺激和污染；擴散焊接產品界面的力學性能較差，且對生產設備的要求也較高；鑄造復合法對設備制造、工藝水平、操作技能及自動化控制等均有較高的要求，特別是需要控制好澆注速度，才能使兩層金屬界面結合良好且界面穩定。

最新研究開發雙金屬復合板工藝，如，電磁成型復合、自蔓延高溫合成焊接技術、激光熔敷技術、噴射沉積復合技術、液—固相軋制法，在技術上還不很成熟，有些甚至仍處于探索階段，有些方法不適合規模化生產，或工藝和成本難以讓生產企業接受。

根據發明人所進行的資料檢索，相關專利引述如下：

（1）中國專利［CN101683655A］提供一種近固相線溫度軋制復合制備金屬層疊復合材料的方法；該方法雖然可對固態下難變形的材料進行軋制，各層金屬也可獲得冶金結合，但仍需要進行材料表面的處理，界面處易產生脆性金屬化合物。

（2）中國專利［CN1426857A］提供一種液相軋制金屬復合板的制備方法；采用液相軋制法制備了三金屬復合板，但需要后續熱處理來達到各層之間的冶金結合。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統層狀金屬復合材料制備工藝技術的不足，提供一種制備層狀金屬復合材料的新工藝，即一種離心復合后半固態軋制制備層疊復合金屬材料的方法，通過下列技術方案實現。

一種離心復合后半固態軋制制備層疊復合金屬材料的方法，經過下列各步驟：

（1）分別熔煉固態下易塑性變形的金屬材料和固態下難變形的金屬材料成為金屬液；

（2）在旋轉鑄型內先澆入一層步驟（1）所得固態下易塑性變形的金屬液，間隔后再澆入一層步驟（1）所得固態下難變形的金屬液，再間隔后澆入一層步驟（1）所得固態下易塑性變形的金屬液，如此間隔澆注，使最后一層為固態下易塑性變形的金屬液，以保證最外兩層為固態下易塑性變形的金屬液，得到環形層狀金屬復合坯料；

（3）將步驟（2）所得環形層狀金屬復合坯料沿著回轉中心切開，得到半圓環狀復合坯料；

（4）將步驟（3）所得半圓環狀復合坯料加熱到中間層固態下難變形金屬的液相線區或固液相線區，同時保證外兩側的固態下易塑性變形金屬處于固態塑性變形溫度區間；

（5）將步驟（4）加熱后的半圓環狀復合坯料進行軋制，形成層疊復合金屬材料。

所述步驟（2）的環形層狀金屬復合坯料的層數為三層或者三層以上。

本發明采用離心復合與半固態軋制復合相結合，是先通過離心鑄造復合工藝達到冶金結合制備層狀金屬復合坯料，后進行軋制復合獲得層狀金屬復合材料，在軋制過程中，中間層材料達到半固態溫度區間的同時，內外兩側材料應處于塑性變形溫度區間，內外兩側金屬不會產生過燒現象，通過軋制壓力的作用使各層材料界面達到更牢固的冶金結合。特別適用于中間層多為脆性而難以在固態下加工的材料的制備方法。

同現有技術相比，本發明具有如下優點或積極效果：

1、通過該工藝制得的層狀金屬復合材料，各層在離心鑄造復合工藝獲得冶金結合的前提下，中間層在半固態溫度區間通過軋制壓力的作用可實現各層界面更牢固的結合。各層界面的結合強度高于采用傳統任何方法所制備的層狀金屬復合材料。