[發(fā)明專利]一種鋁/鎂/鋁復(fù)合板及粉末熱壓制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911045831.X
• 申請(qǐng)日: 2019-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112743084A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于洋;嚴(yán)鵬飛;嚴(yán)彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F7/02
• 分類號(hào): B22F7/02;B22F3/02;B22F3/14;B22F3/18;B22F3/24;C22F1/04;C22F1/06
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發(fā)明涉及鋁/鎂/鋁復(fù)合板及粉末熱壓制備方法，包括以下步驟：(1)分別用含鋁粉末和含鎂粉末按照鋁/鎂/鋁順序在模具內(nèi)鋪粉；(2)在步驟(1)中，每鋪一層粉末用壓頭對(duì)粉層進(jìn)行預(yù)壓，將粉末壓平、壓實(shí)，最終形成一定層厚的預(yù)壓復(fù)合粉末塊體；(3)將步驟(2)處理后的預(yù)壓復(fù)合粉末塊體進(jìn)行熱壓復(fù)合，保壓冷卻，即得到鋁/鎂/鋁復(fù)合板。所述鋁/鎂/鋁復(fù)合板具有重量輕、比強(qiáng)度高、界面結(jié)合強(qiáng)度高和綜合力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明具有粉末質(zhì)量要求低、復(fù)合板界面結(jié)合質(zhì)量高、制備方法簡(jiǎn)單、成品率高、生產(chǎn)效率高、節(jié)約生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬?gòu)?fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋁/鎂/鋁復(fù)合板及粉末熱壓制備方法。

背景技術(shù)

隨著節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，輕量化技術(shù)被提出，其中以鋁、鎂合金為代表的有色金屬被廣泛應(yīng)用。而復(fù)合材料相比于傳統(tǒng)材料有其特有的優(yōu)點(diǎn)，即通過(guò)其他材料來(lái)彌補(bǔ)自身的不足來(lái)提高復(fù)合材料整體的性能。由于鋁合金塑性好、耐蝕性強(qiáng)，而鎂合金比強(qiáng)度高、阻尼性好，鋁/鎂復(fù)合可以得到具有較好塑性和比強(qiáng)度的復(fù)合材料。通常制備鋁/鎂/鋁復(fù)合板的主要方法有爆炸焊、熱軋和擴(kuò)散焊，其中，爆炸焊主要利用爆炸沖擊波在高壓作用下實(shí)現(xiàn)鋁/鎂復(fù)合板復(fù)合，但該工藝生產(chǎn)條件惡劣且制備工藝不可控，使得復(fù)合板質(zhì)量波動(dòng)幅度大，且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。熱軋雖然效率較高，但在高溫下鋁、鎂合金表面易形成氧化膜，這使得復(fù)合界面產(chǎn)生夾雜，嚴(yán)重影響界面結(jié)合質(zhì)量。同時(shí)由于爆炸焊和軋制過(guò)程較快，板邊緣易于開(kāi)裂，成品率低，對(duì)復(fù)合板界面的控制能力較差，而擴(kuò)散焊可以通過(guò)在界面處添加釬料來(lái)改善界面性能，但往往使用的低熔點(diǎn)釬料并不能在鋁、鎂合金表面有效潤(rùn)濕擴(kuò)散，同時(shí)板材的熱擴(kuò)散方式由于接觸表面積有限，在熔點(diǎn)溫度以下金屬流動(dòng)性亦較差，所以界面結(jié)合通常并不牢固。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種鋁/鎂/鋁復(fù)合板及粉末熱壓制備方法。

本發(fā)明采用粉末逐層鋪粉形式，增大界面處材料接觸面積和流動(dòng)性，通過(guò)優(yōu)化熱壓工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)鋁/鎂界面元素充分?jǐn)U散與結(jié)合，提高界面結(jié)合強(qiáng)度，得到具有優(yōu)良綜合力學(xué)性能的鋁/鎂/鋁復(fù)合板，粉末質(zhì)量要求低，制備方法簡(jiǎn)單，成品率高，生產(chǎn)效率高，節(jié)約生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種鋁/鎂/鋁復(fù)合板的粉末熱壓制備方法，包括以下步驟：

(1)分別用含鋁粉末和含鎂粉末按照鋁/鎂/鋁順序在模具內(nèi)鋪粉；

(2)在步驟(1)中，每鋪一層粉末用壓頭對(duì)粉層進(jìn)行預(yù)壓，將粉末壓平、壓實(shí)，最終形成一定層厚的預(yù)壓復(fù)合粉末塊體；

(3)將步驟(2)處理后的預(yù)壓復(fù)合粉末塊體進(jìn)行熱壓復(fù)合，保壓冷卻，即得到鋁/鎂/鋁復(fù)合板。

優(yōu)選地，所述含鋁粉末、含鎂粉末目數(shù)控制在220-800目。

優(yōu)選地，所述含鋁粉末包括鋁粉與鋁合金粉末。

優(yōu)選地，所述含鎂粉末包括鎂粉與鎂合金粉末。

優(yōu)選地，含鋁粉末的鋪粉厚度為1-20mm。

優(yōu)選地，含鎂粉末的鋪粉厚度為1-20mm。

優(yōu)選地，步驟(3)所述熱壓復(fù)合包括室溫預(yù)壓和高溫?zé)釅骸?/p>

優(yōu)選地，所述室溫預(yù)壓的壓力為50-200MPa，時(shí)間為10-60s。

優(yōu)選地，所述高溫?zé)釅旱臏囟葹?00-550℃，壓力為100-500MPa，時(shí)間為10-480min。

優(yōu)選地，步驟(3)中熱壓方法為：盛有預(yù)壓復(fù)合粉末塊體的模具帶有壓頭，將模具置于帶有若干個(gè)加熱電阻絲和熱電偶的兩塊厚鋼板之間，周圍用石棉圍堵，防止散熱；所述厚鋼板外側(cè)均放置云母板絕熱，且其中一塊云母板置于熱壓裝置的壓機(jī)壓頭，另一塊云母板置于熱壓裝置的壓機(jī)底座上。