[發明專利]一種具有超塑性鋁基復合材料板的制備方法

有效

• 申請號: 202011544019.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112760578B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 王浩偉;陳哲;汪明亮;吳一;劉鈞;王磊;周穎;胡磊;張晴
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;安徽相邦復合材料有限公司
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 周一新

本發明公開了一種具有超塑性鋁基復合材料板的制備方法，其包括如下步驟：待加工的鋁基復合材料進行包括固溶和過時效的軋制前熱處理，熱處理后的鋁基復合材料表面車削去皮至表面平整，然后進行多道次中溫軋制，且在每道次軋制前進行均勻化熱處理，軋制完成的板材進行拉伸矯直。本發明利用軋制前熱處理和中溫軋制加工成型相結合，使得基體晶粒顯著細化，提高材料成型率；在鋁合金中加入原位納米顆粒增強相TiB₂釘軋晶界阻礙晶粒長大，熱穩定性好，對于晶粒在高溫變形中發生的晶粒長大和空洞生成起到抑制作用；板材在400?475℃和10^?3?10^?4/s變形工藝條件下縱向延伸率可達350％?600％，具有優異的高溫超塑性。

技術領域

本發明涉及鋁基復合材料加工領域，具體地涉及一種具有超塑性鋁基復合材料板的制備方法。

背景技術

超塑性是指多晶材料所具有的能夠在斷裂前展現出超高延伸率的能力。通常當材料的延伸率大于200％時稱其具有超塑性。超塑性變形的宏觀特征可以歸為四點，分別是大變形、變形抗力小、無頸縮、易成形。盡管超塑性不是金屬材料特有的屬性，對于一些非金屬材料，例如陶瓷、有機材料等也能夠在特定的組織和變形溫度及應變速率下展現出超塑性。但由于金屬材料所具有的超高塑性，目前超塑性研究的重點主要集中在金屬材料上。超塑性材料的獲得有兩個基本要求：一是細晶，通常要小于15μm；二是細晶組織要在高溫下保持熱穩定性。

鋁合金作為工業應用中最廣泛的一類有色金屬結構材料，具有密度低、比強度高等優點。可以通過強塑性變形技術，如攪拌摩擦加工、等通道轉角擠壓等來進行組織改性，得到超細晶。這些方法雖然制備的鋁合金材料雖然晶粒細小，超塑性好，但是很難形成大規模生產，無法投入工業應用。而對鋁合金采用傳統熱機械加工的方式來制得的工業鋁合金細晶組織，在后續高溫下晶粒很容易發生回復再結晶長大，晶粒粗化，材料失去超塑性。一種解決方法是通過在超細晶基體中引入均勻分散納米級第二相粒子，如原位自生TiB₂顆粒增強鋁基復合材料。經過過熱機械加工后的復合材料基體內TiB₂顆粒彌散分布，TiB₂顆粒自身熱穩定性好，在高溫下能夠抑制基體晶粒的長大。同時，TiB₂顆粒比基體硬度高，對超塑性變形中的空洞產生起到抑制作用。因此采用一種基于固溶，過時效熱處理，中溫軋制的方法來制備具有超塑性原位自生顆粒增強鋁基復合材料。

發明內容

為了提高原位自生顆粒增強鋁基復合材料板的超塑性，本發明提出了一種具有超塑性鋁基復合材料板的制備方法，利用軋制前熱處理和中溫軋制加工成型相結合，使得基體晶粒顯著細化，提高材料成型率，同時獲得優異的高溫超塑性。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

一種具有超塑性鋁基復合材料板的制備方法，其包括如下步驟：

S1、鋁基復合材料鑄錠依次進行均勻化熱處理和單向熱擠壓變形，得到待加工的鋁基復合材料；

S2、步驟S1得到的鋁基復合材料在475℃條件下進行固溶處理，保溫2-4h，保溫結束后水冷至室溫；然后在350-400℃條件下進行過時效處理，保溫3-8h，保溫結束后空冷至室溫；

S3、S2處理完成后的鋁基復合材料表面進行車削去皮；

S4、步驟S3車削去皮后的鋁基復合材料在250-350℃條件下進行均勻化熱處理，保溫0.5-2h，保溫結束后取出進行一道次軋制；

S5、重復步驟S4，直至產品最終厚度為步驟(1)中所述鋁基復合材料厚度的5％-10％。

在一些實施例中，上述制備方法的步驟S1中，所述均勻化熱處理的溫度為440-500℃、時間為18-72h；所述單向熱擠壓變形的溫度為450℃、擠壓比為10-20：1。