[發明專利]一種金屬層狀微梯度復合材料制備方法

在審

• 申請號: 201410570336.1
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104438322A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 陳澤軍;王新筑;沈宇騰;王國軍;王強
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B37/58
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發明涉及金屬層狀復合板加工技術領域，特別是涉及一種加速晶粒細化的塑性加工方法。

背景技術

現代高新技術的飛躍發展，引起材料科學領域內的不斷變革，使得各種適應高新技術發展的新材料應運而生。梯度材料正是適應了這種需要，成為材料領域綻開的一朵新葩。從材料的結構角度來看，梯度材料與均一材料不同。它是選用兩種(或多種)性能不同的材料，通過連續地改變這兩種(或多種)材料的組成和結構，使其界面消失導致材料的性能隨著材料的組成和結構的變化而緩慢變化，形成梯度材料。

金屬層狀復合板材是利用復合技術使兩種或兩種以上物理、化學和力學性能不同的金屬在界面上實現牢固冶金結合而制備出的一種新型金屬復合材料，在許多領域獲得了廣泛的應用。

然而，現有技術中的金屬層狀復合板材的金屬結合界面的結合質量還有改進之處。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術中提到的問題，提供一種提高金屬復合板材界面結合質量的方法。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種金屬層狀微梯度復合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)金屬板材前處理：準備兩種金屬板材，這兩種金屬板材屬于同一合金系列，但二者的主要合金元素的含量不同。將這兩種金屬板材退火處理，自然冷卻。

2)金屬表面處理：將經過步驟1)處理的兩種金屬板材的待結合表面進行打磨處理后，清洗其表面。

3)復合板坯料固定：將經過步驟2)處理的兩種金屬板材交替地疊合，形成多層復合板坯料。對所述多層復合板坯料的端部進行鉚接固定。

4)異質金屬軋制復合：將步驟3)獲得的多層復合板坯料軋制成規定厚度的金屬復合板。

5)將步驟4)得到的金屬復合板切割為兩塊。將這兩塊金屬復合板疊放在一起、并軋制成規定厚度后，得到累積疊軋的金屬復合板。

6)對所述累積疊軋的金屬復合板進行熱處理，得到的板材即為金屬層狀微梯度復合材料。

值得說明的是，本發明利用兩種材料制備過程的相似之處，配合熱處理工藝對金屬復合板材界面進行處理，通過金屬元素的擴散作用，控制了元素的析出，使復合板結合界面形成梯度復合層，從而制備出金屬層狀微梯度復合材料。與傳統金屬復合材料相比，微梯度復合材料的界面結合質量更好，降低了界面處應力集中，提高了材料綜合力學性能。

進一步，步驟1)中，兩種金屬板材分別記為金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ。所述的金屬板材Ⅰ選自工業純鋁1100或工業純鋁1050。所述的金屬板材Ⅱ選自鋁合金7050或鋁合金7075。

進一步，步驟2)中，打磨的方式為手工打磨、砂輪打磨、或不銹鋼刷打磨。打磨完成后，使用酒精、丙酮或清水沖洗干凈被打磨的板面，再使得板干燥。

進一步，步驟3)中，兩種金屬板材分別記為金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ。按照金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ相間的方式疊合。

進一步，步驟4)中，軋制溫度為室溫或者熱軋，軋制復合壓下量為25～50％。

進一步，在步驟5)結束、步驟6)開始前，進行如下步驟：采用類似于步驟5)的方法，將累積疊軋的金屬復合板切割為兩塊。將這兩塊板材疊放在一起、并軋制成規定厚度后，得到第二次累積疊軋的金屬復合板。重復本段所述的步驟若干次，得到第N次累積疊軋的金屬復合板。

本發明的技術效果是毋庸置疑的，本發明在傳統金屬層狀復合板軋制制備工藝的基礎上，通過熱處理使兩種或多種同系列金屬復合板界面之間合金元素擴散作用，制備獲得金屬層狀界面微梯度復合材料。本發明的方法工藝簡單、靈活，界面微梯度層的厚度可以通過熱處理工藝來進行調控，適用于其他同系列金屬層狀復合材料的制備，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為金屬層狀復合板軋制制備示意圖；

圖2為金屬層狀復合板界面微梯度示意圖；

圖3為金屬層狀復合板界面附近第二相粒子的微梯度分布。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。

實施例1：

一種金屬層狀微梯度復合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：