[發明專利]金屬箔與金屬板多層復合材料脈沖電流輔助制造的方法

在審

• 申請號: 201810043019.2
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108114981A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 高冀蕓;劉天成;王訪;劉晨輝;賈麗娟
• 申請（專利權）人: 云南民族大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B47/00;C21D1/34;C21D1/26;C22F1/00
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金屬箔與金屬板多層復合材料脈沖電流輔助制造的方法，它涉及一種金屬復合板材的制備方法。本發明針對金屬復合板材制備方法復雜，界面結合強度低，塑形加工性能差等難題，提出了一種脈沖電流輔助制造的方法，能夠提高材料的力學性能與表面質量，實現高效率、低能耗、大批量生產，特別適用于室溫下難變形金屬材料的復合。具體過程為：將金屬箔與板做機械拋光并去除材料表面的氧化層，用丙酮溶液浸泡去除表面的油污，然后將金屬箔與板按順序對齊疊放并將兩端捆綁固定；之后，將疊板放入接有脈沖電流的軋機進行軋制，首道次壓下率為15%?25%，總壓下率為55%~75%；軋制后在300~500℃下進行均勻化退火處理1?3 h。

技術領域

本發明涉及金屬箔與金屬板多層復合材料脈沖電流輔助制造的方法，屬于金屬復合材料和機械制造綜合技術領域。

背景技術

金屬多層復合材料能夠發揮各組成基元材料的性能特長，避免單一金屬材料的劣勢，具有高強度、高塑性、耐溫度、抗腐蝕、比質量輕等優異的物理化學性能，目前廣泛應用于航天、航空、船舶、石油、化工、冶金、核能等國防與民用工業領域。

金屬多層復合材料中，基板一般是較厚或者強度較高的金屬板，且價格相對低廉，金屬基板主要為復合材料提供足夠的強度和剛度。金屬箔作為芯板或者修飾層是具有某些特殊優異性能的金屬，如鈦的優異抗腐蝕性、銅的良好導電性、金銀的光亮金屬光澤等。

目前，制備多層金屬復合材料的方法主要爆炸復合法、擴散焊接法、軋制復合法等。其中，軋制復合技術具有設備簡單、操作穩定等優勢，已廣泛用來制備金屬材料的表面覆層或多層復合板。如公開號為CN106001110A的中國發明專利，公開了一種多層金屬藕合變形軋制復合方法與裝置，軋制復合過程中通過控溫張力卷取和板面縱橫交叉彎曲及軋制藕合變形實現多層金屬的界面結合。又如公開號為CN106001110A的中國發明專利，一種冷、溫軋制復合制備鋁合金復合箔的方法 ，此方法先對鋁合金帶卷以及芯材鋁合金帶卷分別進行冷軋-退火，隨后軋制復合得到鋁合金復合帶，然后對復合帶進行兩次退火處理-多道次冷軋得到成品鋁合金復合箔。然而目前的軋制復合技術中，對于異種金屬復合材料的的形變各向異性與匹配協調性，復合過程材料界面元素擴散與冶金結合的影響規律與缺陷控制，以及后續復合材料深加工的結合面損傷與斷裂等問題均沒有得到很好的解決，致使現有軋制復合金屬板存在價格高昂，產品單一，結合強度低，塑形加工性能差等一系列問題。

脈沖電流輔助軋制是一種新型的材料加工技術，該技術是在材料塑形變形的過程中同時施加脈沖電流，除了利用電流的熱效應外能同時利用其非熱效應，使金屬在較低的溫度條件下獲得較高的變形能力，從而大大降低其變形抗力，并且能夠提高材料的力學性能與表面質量，且效率高，能耗低，適合規模化批量生產。如公開號為CN106001110A的中國發明專利，名稱為“電致塑性與溫塑性結合軋制難加工金屬材料

的方法及系統”，此方法將脈沖電流輸入到運動的金屬材料的加工段憑借其熱效應和非熱效應進行電致塑性處理，促進原子的擴散和位錯等晶體缺陷的運動，改善了金屬材料內部微結構，形成有利于提高強度和韌塑性的組織。

將脈沖電流輔助軋制應用到多層異種金屬的連接與復合，被加工材料將同時產生熱效應和非熱效應，在兩者共同作用下，材料接觸界面將快速獲得很高溫度，材料界面處原子的擴散能力和位錯運動的強度將極大的增強。這是由于在接觸界面處異種金屬材料的表面電阻不同，電流流過時將損耗大量能量從而產生高溫區。伴隨高溫作用，復合材料的軋制變形量將明顯增加，同時使接觸界面形成連續且穩定的冶金結合。在普通冷軋或溫軋中這一過程很難實現，而脈沖電流輔助軋制能夠充分發揮電流的電塑性作用，而獲超高結合強度的金屬復合材料。

發明內容

本發明專利的目的之一在于提供制造金屬箔與金屬板多層復合材料的方法，其特征在于金屬箔與金屬板是銅、鋁、鈦、鎂、銀、金、鋅或不銹鋼的金屬箔與金屬板。