[發明專利]金屬復合材料的超塑性成型方法及裝置

在審

• 申請號: 202010719931.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112207133A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 朱敏琪;楊尚磊;白易山;范聰;房郁;黃玉寶;孟玄;顧佳星;段晨風
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B47/00
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發明涉及一種金屬復合材料的超塑性成型方法，是熔點不同的金屬材料復合成型，是將熔點低的金屬材料的待復合面加熱到超塑性狀態或者熔融狀態，保持所述狀態經加壓軋制得到金屬復合材料；制得的金屬復合材料中兩種金屬材料的結合強度不低于兩種金屬材料中較低抗拉強度的90％；該方法使界面結合性能有了良好的提升；本發明還提供一種金屬復合材料的超塑性成型裝置，包括軋輥、激光噴頭和滾輪；所述滾輪為電動滾輪，數量為2對，每對滾輪固定安裝在軋輥中的金屬材料運動方向的上方和下方，用于傳送金屬材料在所述軋輥處復合成型；所述激光噴頭中射出的激光輻射在熔點低的金屬材料的待復合面上。裝置的操作方便，大大減少人力物力成本。

技術領域

本發明屬于金屬復合材料技術領域，涉及一種金屬復合材料的超塑性成型方法及裝置，特別是一種達到冶金結合狀態的金屬復合材料的超塑性成型方法。

背景技術

現代科技生活中，人們對于復合材料的需求越來越大，其中鍋具材料就是一個非常典型的例子。鍋具是烹飪食品的用具，其在使用時，鍋具的上表面與食物直接接觸，下表面與高溫的爐具接觸。鍋具是使用金屬材料加工而成的，其中大部分是用金屬板材制成，對于鍋具金屬材料的要求是強度高、耐腐蝕、耐高溫、導熱性好、外表具有光澤并且使用時不會產生對人體造成傷害的物質，這也同樣適用于對于食品級材料的要求。現代鍋具材料制造中，單一材料的鍋具不能滿足當代消費者復雜多樣的要求。而復合板材料卻能解決單一材料所帶來的一系列問題，在現有傳統金屬復合技術中，較多的是使用熱壓設備制造復合板，僅通過壓力固定，再加熱加壓，復合板未經焊接等加工工藝處理，沒有實現金屬間的冶金結合，難以保證較高的結合強度，以致在頻繁的使用中容易出現脫層的現象，降低產品使用壽命，并且復合板在加熱加壓的過程中，一方面，處理時間過長會導致擴散層加寬，使界面結合性能大大減弱，剪切強度迅速降低；另一方面，異種金屬膨脹系數的不同，產生不同的撕拉力和剪切力也會使得復合板脫層。在現有的軋制技術中，以不銹鋼/鋁為例，在退火溫度450℃、退火時間2h情況下的結合強度為300MPa。

因此，研究一種結合強度高而不易脫層的金屬復合材料具有十分重要的意義。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種金屬復合材料的超塑性成型方法及裝置，具體是將熔點低的金屬材料的待復合面加熱到超塑性狀態或者熔融狀態，且保持所述狀態經加壓軋制得到金屬復合材料，該金屬復合材料的結合強度不低于兩種結合材料中較低抗拉強度的90％；還提供一種用于制備金屬復合材料的成型裝置，包括軋輥、激光噴頭和滾輪。

為達到上述目的，采用的技術方案如下：

金屬復合材料的超塑性成型方法，熔點不同的金屬材料復合成型，是將熔點低的金屬材料的待復合面加熱到超塑性狀態或者熔融狀態，保持所述狀態經加壓軋制得到金屬復合材料，在加壓軋制過程中，控制加壓軋制的工藝參數，使金屬材料維持在超塑性狀態或者熔融狀態進行復合。金屬材料在復合成型前，進行預處理，是指使用有機溶劑對板材進行清洗，根據板材不同可使用砂輪打磨板材達到去除表面雜質的目的。

作為優選的技術方案：

如上所述的金屬復合材料的超塑性成型方法，所述金屬材料復合成型為板材-板材或者管材-管材的金屬材料進行復合。

如上所述的金屬復合材料的超塑性成型方法，所述金屬材料的厚度在1mm以上，所述厚度是沿著待復合面法線方向測量得到的。

如上所述的金屬復合材料的超塑性成型方法，所述金屬材料應具有較好的壓延性，材料延伸率大于 6％，可以實現局部快速延展，塑性變形。

如上所述的金屬復合材料的超塑性成型方法，所述超塑性狀態是指：金屬材料的待復合面被加熱到該金屬熔化溫度的一半以上時金屬材料呈現大伸長率，其伸長率達到室溫(溫度范圍：25±5℃)狀態的150％以上，斷面收縮率＞2％。