[發(fā)明專利]一種鎂鋁多層復(fù)合板材及其加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410152407.6
• 申請(qǐng)日: 2014-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103879086A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 信運(yùn)昌;聶建峰;劉慶;洪睿;馮波;吳洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B15/01
• 分類號(hào): B32B15/01;B32B37/10;B32B37/14
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合板材結(jié)構(gòu)及加工方法的改進(jìn)，具體涉及一種鎂鋁多層復(fù)合板材及其加工方法，屬于鎂鋁復(fù)合板材技術(shù)領(lǐng)域。

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背景技術(shù)

鎂室溫時(shí)的密度為?1.74g/cm³，鎂合金的密度約為鋁合金的?2/3，鋼的?1/4。鎂合金由于具有密度小、質(zhì)量輕、尺寸穩(wěn)定性高、電磁屏蔽性能好、具有良好的切削加工特性、很好的比強(qiáng)度和比剛度、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性佳以及很高的可回收性等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，使其在結(jié)構(gòu)性與加工組件的應(yīng)用與需求上大幅上漲。鎂合金產(chǎn)品可以應(yīng)用于大多數(shù)3C(電腦、通訊與消費(fèi)性電子產(chǎn)品)設(shè)備、汽車零組件、航空航天、運(yùn)輸工具、電源等產(chǎn)業(yè)，在這些產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)鎂合金技術(shù)發(fā)揮著應(yīng)用。但，鎂合金塑性變形能力差，塑性加工困難。此外，鎂的腐蝕電位較低，腐蝕產(chǎn)物疏松多孔，因此，鎂合金的耐腐蝕性能較差，需要進(jìn)行有效的防護(hù)，大幅提高了鎂合金產(chǎn)品的成本。

????鋁合金的密度約2.7g/cm³，且具有良好的塑性，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，目前常用的高強(qiáng)鋁合金強(qiáng)度可達(dá)700MPa，廣泛被用于結(jié)構(gòu)材料。然而，與鎂合金相比，鋁合金的密度仍顯著高于鎂合金。

異種金屬?gòu)?fù)合板可以有效利用兩種金屬材料的各自優(yōu)點(diǎn)，從而獲得更好性能。因此，制備鎂合金和鋁合金的復(fù)合板可以利用鎂合金輕質(zhì)和鋁合金耐腐蝕性能的優(yōu)勢(shì)，獲得更為優(yōu)異的綜合性能。傳統(tǒng)的制備復(fù)合板材的方法是利用累積疊軋的方法，即利用熱軋加工實(shí)現(xiàn)兩種金屬板材復(fù)合。采用累積疊軋方法可以制備雙層和多層復(fù)合板。然而鎂合金和鋁合金累積疊軋需要在高溫下進(jìn)行，板材表面的氧化顯著弱化了板材結(jié)合性能。此外，由于鎂合金塑性加工性能較差，制備用于累積疊軋的板材需要極高的成本。

擠壓成型是鎂合金典型塑性加工方法。擠壓時(shí)受到的三向壓應(yīng)力促使鎂合金充分發(fā)揮自身塑性，提高塑性變形能力，避免開(kāi)裂，并且擠壓方法具有操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)品性能優(yōu)良與很好的表面光潔度等優(yōu)點(diǎn)，受到許多人士青睞。但現(xiàn)有加工存在下述不足：1、擠壓時(shí)，坯料向四周流動(dòng)，最終產(chǎn)品板型難以達(dá)到理想的狀態(tài)，這將增加后續(xù)處理工作量；2、易腐蝕的鎂合金部分暴露在外，容易受到腐蝕。

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發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種方便加工、加工成本低、板型易控制的鎂鋁多層復(fù)合板材。同時(shí)提供該復(fù)合板材的加工方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鎂鋁多層復(fù)合板材，由帶空腔的包覆基材和位于包覆基材空腔中的芯材構(gòu)成，包覆基材和芯材通過(guò)擠壓工藝結(jié)合為一體并形成復(fù)合板材。空腔可以是兩端貫通，也可以一端貫通。

所述芯材為鎂合金板材或鋁合金板材，或者由上下間隔疊放的鎂合金板材和鋁合金板材構(gòu)成的復(fù)合芯板。

所述包覆基材為鑄態(tài)坯料，鎂合金板材和鋁合金板材由鑄態(tài)坯料切割而成。

所述包覆基材橫截面和空腔橫截面均為矩形；所述包覆基材為鎂合金或鋁合金。

一種鎂鋁多層復(fù)合板材加工方法，按如下步驟進(jìn)行：

1)?在鎂合金或鋁合金基材中設(shè)置兩端貫通或一端貫通的空腔以形成包覆基材，然后在空腔中填充芯材，芯材的截面尺寸及長(zhǎng)度與空腔截面尺寸和長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)，所述芯材為鎂合金板材/棒材或鋁合金板材/棒材，或者由上下間隔疊放的鎂合金板材和鋁合金板材構(gòu)成的復(fù)合芯板；然后在400℃-500℃下固溶處理；

2）最后對(duì)第1）步包覆有芯材的包覆基材通過(guò)擠壓加工成需要尺寸的板材即可，擠壓溫度為200℃-500℃。

也可以將本方法得到的鎂鋁多層復(fù)合板材進(jìn)行表面處理后再多層疊放后填充到包覆基材空腔中，以替代鎂合金板材和鋁合金板多層間隔疊放，最后再進(jìn)行擠壓即可。

本發(fā)明提出了利用擠壓加工制備鎂鋁復(fù)合板材，通過(guò)對(duì)鎂合金和鋁合金鑄態(tài)坯料擠壓加工制備出單層或多層復(fù)合板，通過(guò)調(diào)控復(fù)合芯板中鎂合金和鋁合金的比例可以有效調(diào)控多層復(fù)合板材中的鎂合金和鋁合金的比例。與現(xiàn)有方法相比，本方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）本方法原料采用鑄態(tài)坯料制備板材，無(wú)需將難變形的鎂合金加工成板材后再進(jìn)行復(fù)合，因此加工成本低。

2）在擠壓過(guò)程中芯材的流動(dòng)性受到包覆基材的限制，最終產(chǎn)品可以獲得更好的板型，且易控制。

3）由于擠壓初料為坯料切割而成的板狀而非加工成型的板材，表面氧化物量少，可以有效的減少表面氧化物對(duì)復(fù)合板材截面結(jié)合的影響。

4）如果包覆基材為鋁合金，此時(shí)整個(gè)復(fù)合板材中鎂合金處于被包覆狀態(tài)，可以有效的防止易腐蝕的鎂合金部分的腐蝕。