[發明專利]一種層狀鋁-鋁基復合材料板材的制備方法

有效

• 申請號: 202010550627.X
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111589892B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 聶金鳳;陳玉瑤;宋磊;顧雷;趙永好;周浩;曹陽;李玉勝
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B21C37/02
• 分類號: B21C37/02;B22D19/00;C22F1/04;B21B1/38;B21B3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發明屬于金屬材料制備領域，具體涉及一種層狀鋁?鋁基復合材料板材的制備方法。采用具有不同熔點的兩種鋁合金作為原材料，包括如下步驟：(1)：將熔點高的鋁合金加工成澆鑄模具，所述澆鑄模具主體呈層狀，層狀的一端連接呈整體，即形成具有多個平行水平凹槽的澆鑄模具；(2)：將熔點低的鋁合金熔化后澆鑄到澆鑄模具的凹槽中，冷卻后獲得層狀板材；(3)：軋制變形，提高兩種鋁合金材料層與層之間的結合力；(4)：熱處理，獲得層狀鋁?鋁基復合材料板材。該制備方法操作簡單，具有普適性，生產效率高，材料形狀以及尺寸容易控制，層數不限，可獲得多層材料，能有效增強界面間的結合性，實現材料的強塑性能匹配，具有很大的工業應用價值。

技術領域

本發明屬于金屬材料制備領域，具體涉及一種層狀鋁-鋁基復合材料板材的制備方法。

背景技術

為了滿足世界對輕量化和節能減排的材料的更高需求，提高合金的綜合力學性能至關重要。鋁是工業中應用最廣泛的有色金屬結構材料，其密度小，僅為2.7g/cm³，約為銅或鋼的1/3。鋁基復合材料是21世紀的新型結構功能材料之一，具有高比強度和比剛度，成形性較好，具有良好的耐磨、耐蝕性和綜合機械性能，廣泛應用于交通運輸、航空航天、電子封裝、體育器材等領域。但是傳統的鋁基復合材料存在強塑性難以協同提高的問題，嚴重限制了在工業上的應用。

近年來，異質結構材料因其優異的力學和功能特性等被人們廣泛關注。與傳統的顆粒增強鋁基復合材料相比，層狀結構的鋁基復合材料由于存在幾何必須位錯累積而引起的非均勻形變強化，表現出優異的強度和塑性的協同效應。常見的層狀復合材料的制備方法包括累積疊軋，擴散焊等方法。而這兩種方法雖然工藝簡單，但是準備工作繁瑣，需要保證結合界面的潔凈，無氧化以及適當的粗糙度且對疊軋材料的相關性能要求較高，材料的塑性不能相差太大，否則容易焊不合或者引起開裂導致材料的性能不佳，同時真空擴散焊的成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種層狀鋁-鋁基復合材料板材的制備方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種層狀鋁-鋁基復合材料板材的制備方法，采用具有不同熔點的兩種鋁合金作為原材料，包括如下步驟：

步驟(1)：將熔點高的鋁合金加工成澆鑄模具，所述澆鑄模具主體呈層狀，層狀的一端連接呈整體，即形成具有多個平行水平凹槽的澆鑄模具；

步驟(2)：將熔點低的鋁合金熔化后澆鑄到澆鑄模具的凹槽中，冷卻后獲得層狀板材；

步驟(3)：軋制變形，提高兩種鋁合金材料層與層之間的結合力；

步驟(4)：熱處理，獲得層狀鋁-鋁基復合材料板材。

進一步的，所述步驟(1)中采用線切割的方式加工成具有凹槽的澆鑄模具。

進一步的，還包括對線切割之后的澆鑄模具的與液體鋁合金的結合界面進行砂紙打磨—水洗—丙酮超聲清洗—水洗—酸洗—再水洗，最后吹干，并用惰性氣體對表面進行保護。

進一步的，所述步驟(2)中將熔點低的鋁合金熔化后澆鑄到澆鑄模具的凹槽中，具體為：將熔點低的鋁合金加熱到650-680℃熔化成液態，將澆鑄模具加熱到500-600℃后，將熔化的液態金屬澆鑄到加熱后的模具中。

進一步的，所述步驟(3)中的軋制變形具體為：將獲得的層狀復合板材邊緣材料部分切掉，室溫軋制50-90％。

進一步的，所述步驟(4)中的熱處理具體為：軋制后的材料進行200-300℃，5-30min的低溫退火處理。

進一步的，所述熔點高的鋁合金為Al₃BC/6061鋁基復合材料；所述熔點低的鋁合金為6061鋁合金。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：