[發明專利]車身用原位納米顆粒增強鋁基復合材料的軋制工藝

有效

• 申請號: 201711429339.3
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108237147B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 趙玉濤;趙志豪;陶然;陳剛;怯喜周;梁向鋒
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B21B3/00
• 分類號: B21B3/00;C22F1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及有色金屬加工成型方法，具體為車身用原位納米顆粒增強鋁基復合材料的軋制工藝。具體的工藝為：在軋制變形之前，先將原位ZrB₂納米顆粒增強6111鋁基復合材料坯錠置于箱式電阻爐中進行均勻化處理，將處理后的坯錠切頭銑面，然后再次放入電阻爐中加熱，保溫一段時間以后轉移到已預熱的軋機中進行軋制加工，對軋后的復合材料進行T4P+人工時效熱處理，獲得合格的車身用復合材料板材。

技術領域

本發明涉及有色金屬加工成型方法，具體為車身用原位納米顆粒增強鋁基復合材料的軋制工藝。

背景技術

近年來，世界各國燃油經濟和排放量等不斷嚴苛的標準對汽車制造業提出更高要求，汽車輕量化勢在必行。由于6000系鋁合金由于具有中高等強度，良好的成形性及耐蝕性，且焊接性好，烘烤后表面質量高，可進行熱處理強化，因此成為目前首選的車身輕量化材料。但是6000鋁合金的綜合力學性能相比鋼還有不足，無法完全代替鋼實現車身的輕量化。鋁基復合材料由于具有高強度、耐腐蝕、耐疲勞等特性，而被廣大應用于航天航空、軌道交通等領域，特別是高效節能、輕型汽車部件上的應用。而原位生成顆粒相比于外加顆粒具有界面潔凈、與基體結合好、熱力學穩定等優點，因此原位納米鋁基納米復合材料已成為輕量化車身領域研究的熱點。

中國專利201611144480.4公開了一種鋁基復合材料板材的軋制方法，該方法對平均粒徑5μm的外加B₄C顆粒增強鋁基復合材料進行軋制，采用分段溫度軋制，縮小了軋制溫度和軋制速度區間，制備的鋁基復合材料板材具有高強度、良好的耐腐蝕和耐疲勞性能，且能實現大尺寸板材的高效軋制。中國專利201310126296.7公開了一種合金或金屬基復合材料寬幅薄板的大應變軋制方法,該方法對平均粒徑10μm的外加SiC/7075鋁基復合材料進行軋制，通過改變每道次的下壓量制備出抗拉強度和伸長率指標均非常優秀的高強高韌合金或金屬基復合材料寬幅板材。

綜上所述，軋制是有效改善復合材料的微觀形貌及力學性能的重要手段之一。但是目前研究大多限于外加顆粒增強復合材料，且顆粒大小為微米級，而由于外加顆粒存在著易產生表面污染、界面結合差、易生成脆性相等缺點，在軋制過程中容易出現裂紋等缺陷，成品率低。原位顆粒增強鋁基復合材料合成的顆粒具有優良的熱力學穩定性、具有顆粒界面結合好、適應規模化生產等優點，但是對于原位納米增強顆粒復合材料軋制工藝的研究較少，因此，針對原位納米鋁基復合材料的應用，急需研發一種新型的軋制處理工藝，使其獲得更高綜合性能和更廣泛應用，具有十分重要的意義和工程價值。

發明內容

本發明的目的是提供車身用原位納米顆粒增強鋁基復合材料的軋制工藝，采用該軋制成型技術后能夠提高6111顆粒增強鋁基復合材料的致密度、改善顆粒分布、細化晶粒、消除顯微組織缺陷，提高合金的綜合力學性能。

本發明以美國廣泛應用于車身的6111鋁合金為基體的原位ZrB₂納米顆粒增強6111鋁基復合材料為研究對象，系統的研究了其軋制變形和熱處理工藝，獲得車身用復合材料板材。復合材料經過軋制后，一方面由于其基體晶粒得到進一步細化，以及變形過程中的位錯纏結等使位錯運動受阻材料強度提高；另一方面，由于原位生成的ZrB₂增強體顆粒破碎細化且更加均勻的分布在基體中，在變形過程中阻礙位錯運動，提高了復合材料的變形抗力，使其強度迅速增強。但是軋制變形過程中位錯纏結，基體和增強顆粒變形性能差異等造成的殘余應力等使得軋制板材的延伸率大幅度降低，因此需要對變形后的材料進行進一步的熱處理。經過固溶和時效處理后，軋制變形產生的殘余應力基本得到了消除，所以板材塑性得到提高。同時由于峰值時效的時效強化作用，板材強度也得到進一步提高。

為了達到以上目的，具體的工藝為：在軋制變形之前，先將原位ZrB₂納米顆粒增強6111鋁基復合材料坯錠置于箱式電阻爐中進行均勻化處理，將處理后的坯錠切頭銑面，然后再次放入電阻爐中加熱，保溫一段時間以后轉移到已預熱的軋機中進行軋制加工，對軋后的復合材料進行T4P+人工時效熱處理，獲得合格的車身用復合材料板材。