[發(fā)明專利]一種多層-累積疊軋制備層狀金屬?gòu)?fù)合材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010087691.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111229833B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳豫增;董浩;單貴斌;張文祥;劉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)太倉(cāng)長(zhǎng)三角研究院;西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B21B1/38
• 分類號(hào): B21B1/38;B21B47/02;C21D9/00;C22F1/08;C22F1/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種多層?累積疊軋制備層狀金屬?gòu)?fù)合材料的方法，將軋制過(guò)程中單道次的壓下量與疊軋后板材均分的份數(shù)相結(jié)合，在保證材料界面良好結(jié)合的前提下，來(lái)控制疊軋板材的總厚度。多層?累積疊軋通過(guò)控制軋制時(shí)的壓下量與疊軋后板材均分的份數(shù)來(lái)靈活控制板材的總厚度。此外，層片細(xì)化效率的大幅度提高，意味著獲得相同層片厚度所需的疊軋道次大幅減少，進(jìn)而有效抑制軋制過(guò)程中微裂紋等缺陷的累積，進(jìn)一步提高疊軋的成功率。本發(fā)明提供一種對(duì)典型累積疊軋工藝進(jìn)行簡(jiǎn)單而有效改進(jìn)的方法，即多層?累積疊軋技術(shù)。此方法可有效抑制復(fù)合材料疊軋過(guò)程中層片失穩(wěn)情況的出現(xiàn)，并能大幅提高層片厚度細(xì)化效率，可生產(chǎn)大尺寸部件，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多層-累積疊軋制備層狀金屬?gòu)?fù)合材料的方法，能夠有效抑制復(fù)合材料制備過(guò)程中層片組織失穩(wěn)并大幅提高層片厚度的細(xì)化效率。

背景技術(shù)

下一代國(guó)防、能源和電子工業(yè)等領(lǐng)域需要金屬材料在極端溫度、應(yīng)變和應(yīng)變速率等條件下仍具備很高的強(qiáng)度和功能特性。納米結(jié)構(gòu)材料因具有很高的強(qiáng)度而成為潛在的候選者。其中，已有的研究表明，納米結(jié)構(gòu)層狀金屬?gòu)?fù)合材料除具備優(yōu)異力學(xué)性能的同時(shí)，往往還具有良好的熱穩(wěn)定性。然而，目前關(guān)于層狀金屬?gòu)?fù)合材料制備的研究還大多集中在單層疊加的沉積技術(shù)上，如物理氣相沉積。由于沉積速率相對(duì)緩慢，此方法不能滿足較大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要。大塑性變形技術(shù)因具有強(qiáng)烈的晶粒細(xì)化能力，被廣泛運(yùn)用于制備塊體納米晶材料及納米結(jié)構(gòu)多層金屬?gòu)?fù)合材料。典型的大塑性變形工藝包括：等通道轉(zhuǎn)角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)和累積疊軋等。其中，累積疊軋技術(shù)由于其制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、適合大尺寸復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)且生產(chǎn)成本低等因素，成為大塑性變形技術(shù)中最具有希望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)。

典型的累積疊軋制備層狀金屬?gòu)?fù)合材料的過(guò)程一般為：首先對(duì)待扎異質(zhì)金屬薄板進(jìn)行預(yù)處理，包括熱處理和表面處理等，其次將預(yù)處理的金屬薄板堆疊后在一定溫度下進(jìn)行軋制，然后將上述軋制后的板材切割為體積相等的兩部分，并再次重復(fù)預(yù)處理和軋制過(guò)程。公告日為2015年4月22日、公告號(hào)為CN102529217B的中國(guó)專利文件公開(kāi)了一種累積疊軋制備鉬纖維銅/鉬復(fù)合板的方法，該方法對(duì)銅和鉬薄板進(jìn)行預(yù)處理、軋制、等分為兩塊及再次重復(fù)上述過(guò)程等典型累積疊軋工藝，使疊軋過(guò)程中鉬層發(fā)生斷裂而形成纖維狀，釘扎在銅板中，形成鉬纖維銅/鉬復(fù)合板。實(shí)際上，上述方法從側(cè)面反映出典型累積疊軋技術(shù)在制備層狀金屬?gòu)?fù)合材料過(guò)程中常見(jiàn)的層片組織發(fā)生失穩(wěn)的事實(shí)，即為了滿足異質(zhì)金屬間的界面結(jié)合，軋制過(guò)程中板材的壓下量須大于50％，因此典型疊軋技術(shù)在疊軋較高道次后材料的總厚度會(huì)大幅減小，此時(shí)，相對(duì)于發(fā)生協(xié)同的塑性流變，層片組織往往發(fā)生失穩(wěn)斷裂，阻止組元厚度的進(jìn)一步細(xì)化。公告日為2017年3月15日、公告號(hào)為CN106493170A的中國(guó)專利文件公開(kāi)了一種通過(guò)累積疊軋技術(shù)制備Mg-Li/Al層狀復(fù)合材料的方法，該方法首先對(duì)待軋制的鎂鋰合金及鋁合金板材進(jìn)行預(yù)處理，其次將堆疊后的板材在四角打孔并用鉚釘固定，然后在特定溫度下進(jìn)行軋制，軋制后將板材等分為兩塊，并重復(fù)上述工藝，最終制備出了組元層平直連續(xù)的Mg-Li/Al層狀復(fù)合材料。然而，該方法在進(jìn)行6道次的累積疊軋后，組元層的厚度任就保持在30微米左右。因此，如何有效抑制復(fù)合材料制備過(guò)程中層片組織失穩(wěn)并大幅提高層片厚度的細(xì)化效率，是通過(guò)累積疊軋技術(shù)制備出納米尺度層狀金屬?gòu)?fù)合材料的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種多層-累積疊軋制備層狀金屬?gòu)?fù)合材料的方法，針對(duì)典型累積疊軋技術(shù)在制備層狀金屬?gòu)?fù)合材料過(guò)程中常出現(xiàn)層片組織失穩(wěn)和層片厚度細(xì)化效率較慢等問(wèn)題，

技術(shù)方案

一種多層-累積疊軋制備層狀金屬?gòu)?fù)合材料的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將異質(zhì)金屬板切割成軋制平面相等的塊，參考組元金屬的再結(jié)晶溫度，對(duì)上述切割后的薄板進(jìn)行退火處理；

步驟2：對(duì)退火后的金屬薄板的每個(gè)表面砂紙打磨和酒精清洗，以去除表面油污；