[發明專利]一種采用納米金屬粉末提高層狀鋁鈦復合材料界面結合強度的軋制制備方法

有效

• 申請號: 201810032023.9
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108296288B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 喻海良;王琳;杜青林
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B9/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種采用納米金屬粉末提高層狀鋁鈦復合材料界面結合強度的軋制制備方法，將鈦合金帶材和鋁合金帶材加工成相同的尺寸，進行表面處理清除表面氧化物，在經表面處理的表面布置納米顆粒，進行堆疊，得到鈦/鋁復合帶材，進行真空邊部焊接，對焊接后的鈦/鋁復合帶材施加脈沖電流，使納米顆粒與復合帶材表面局部區域發生放電，使表層金屬出現熔化；然后對鈦/鋁復合帶材進行軋制，實現材料界面焊合，最后繼續進行軋制，直到帶材總壓下率達到80％?95％；本發明可制備出高性能鈦鋁復合帶材，該板材將有可能用于防彈保護、航空航天、隔音降噪、汽車輕量化等領域，將來還可能在其它有色金屬材料如銅、鎂等材料組合的復合帶材。

技術領域

本發明屬于金屬復合材料軋制技術領域，特別涉及一種采用納米金屬粉末提高層狀鋁鈦復合材料界面結合強度的軋制制備方法。

背景技術

高性能層狀鋁鈦復合材料一直受到本領域國內外同行的高度關注，其在防彈保護、航空航天、隔音降噪、汽車輕量化等領域具有廣闊應用前景。塑性變形過程中層狀復合材料界面焊合情況決定產品的力學和腐蝕性能。

傳統金屬層狀復合板一般采用爆炸法。然而，材料界面質量難以控制。與此同時，該工藝只適合于制備特厚復合板。隨著人們對工件尺寸降低、性能提高、質量減輕的要求增加，急需開發出極薄復合層狀材料。軋制復合是常用的方法，一般情況下有熱軋復合法和冷軋復合法，對于這兩種方法制備的金屬復合板的界面結合質量相對難以控制，這樣的產品僅能夠滿足低端市場，主要原因是這些產品的界面是機械焊合和冶金焊合的結合，其強度與完全冶金結合的情況依然存在較大差別。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種采用納米金屬粉末提高層狀鋁鈦復合材料界面結合強度的軋制制備方法，利用該方法制備的復合金屬材料，其界面結合質量相對于傳統軋制方法制備的復合金屬材料界面將大幅提高。該方法將適用于不同型號的鈦、鋁合金的組合，比如鈦/AA6061鋁復合板、鈦/AA5020鋁復合板。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種采用納米金屬粉末提高層狀鋁鈦復合材料界面結合強度的軋制制備方法，包括：

第一步：以鈦合金帶材和鋁合金帶材為原料，將兩種帶材加工成完全相同的尺寸；

第二步：對鈦合金帶材和鋁合金帶材進行表面處理，清除表面氧化物；

第三步：在鋁合金板帶或鈦合金帶材經過表面處理的表面均勻布置納米顆粒；

第四步：將鈦合金帶材或鋁合金板帶經過表面處理的表面與鋁合金板帶或鈦合金帶材布置納米顆粒的表面進行堆疊，得到鈦/鋁復合帶材；

第五步：將所述鈦/鋁復合帶材置入真空室，進行真空邊部焊接；

第六步：在軋制入口，對邊部焊接后的鈦/鋁復合帶材施加脈沖電流，使納米顆粒與復合帶材表面局部區域發生放電，使表層金屬出現熔化；

第七步：對脈沖電流處理的鈦/鋁復合帶材進行軋制，實現材料界面焊合，道次壓下率控制在15％-30％；

第八步：對第七步獲得的鈦/鋁復合帶材進行軋制，直到帶材總壓下率達到80％-95％，單道次壓下率控制在15％-30％。

所述第一步中，軋制前鈦合金帶材和鋁合金帶材的厚度在1-5mm。

所述第二步中，采用鋼絲刷進行表面處理。

所述第三步中，納米顆粒為納米鋁粉和/或納米氧化鋁。

所述第六步中，脈沖電流參數根據鈦/鋁復合帶材的厚度不同可以進行調節，厚度越厚，電流越大，厚度越薄，電流越小。脈沖電流調節范圍為10-150A，脈沖電流處理時間為5-60s。