[發明專利]一種三明治結構的鈦鋁復合超薄板材的制備方法

有效

• 申請號: 202110403495.2
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113102503B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 楊基明;陳文革;楊濤
• 申請（專利權）人: 西安艾蒙希科技有限公司
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B32B15/01;B32B15/20;B32B7/05;B32B7/10;B32B37/00;C21D9/00;C22F1/02;C22F1/04;C22F1/18
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

本發明公開一種三明治結構的鈦鋁復合超薄板材的制備方法，包括原材料的選取、預處理、軋制組坯和后處理；軋制組坯首先需要將將鋁板和鈦板堆疊成鋁/鈦/鋁三明治疊軋板，將三明治疊軋板放置在兩個剛性板之間并通過點焊固定進行軋制，軋制包括單層軋制和雙層軋制。本發明基于Al/Ti/Al三明治結構并輔以剛性板，以點焊加以固定獲得單軋組件，對Al/Ti/Al復合坯件進行多道次的單軋+雙層疊軋并輔助中間真空退火，并加以板材固定系統以及輔助吹氣系統，從而獲得復合板材厚度介于0.1?0.3mm的超薄鈦鋁復合板材。其表面質量優良、板材薄厚均勻，無裂紋開裂等優點。

技術領域

本發明涉及復合軋制技術領域，特別是涉及一種三明治結構的鈦鋁復合超薄板材的制備方法。

背景技術

鈦及其合金具有高比強度、良好的耐熱性和抗腐蝕性以及優異的生物相容性，因此在航空航天、汽車以及醫學領域有很大的應用市場。雖然鈦在地殼中的含量排名第十，但是由于鈦的冶煉技術要求較高，目前也尚未突破。因此鈦及鈦合金造價成本過高，導致其使用范圍受到制約，而利用鋁作為基體，鈦作為增強相組成的復合板材，一方面可以減少鈦的使用量，“以鋁節鈦”大大降低成本；另一方面復合板材可以兼顧兩者的優點，發揮鋁板的低密度，高導熱系數，鈦板的耐高溫、耐腐蝕性能并且達到輕量化要求。但是由于鈦鋁兩種金屬在力學性能上差異很大且鈦材塑性加工工藝復雜，導致在后續加工合成中變形協調性難以解決，目前工業化生產也難以實現。為此，尋找一種能制造優異鈦鋁復合層板的工藝技術與裝備，滿足工業化生產具有重要意義。

當前輕質板材厚度普遍較厚僅能滿足較大較厚器件的使用如手機、電腦外殼、汽車輪轂等，對要求較高的如音響鼓膜、傳輸信號器磁屏蔽等則不能滿足需求，且我國在超薄輕質板材中的研究不是很多。對于超薄板材的制備，采用常規的擠壓方式乃至爆炸成型很難得到，更何況，鈦合金晶體結構為密排六方結構，滑移系只有3個，因此在室溫條件下難以發生大量變形，而在熱軋過程中由于板材過薄，降溫速度快，難以保證溫度控制，導致加工表面出現裂紋、旁側出現邊裂并且軋制過程中存在板層錯位等問題導致板材報廢率高，利用率下降成本提高。

2013年Hoi Pang Ng等人(H.P.Ng,T.Przybilla,C.Schmidt,R.Lapovok,D.Orlov,H.-W.M.Asymmetric accumulative roll bonding of aluminium–titanium composite sheets,Mater.Sci.Eng.,A 576(2013)306-315.)采用不對稱累積疊壓法成功制備出AA5051/商業純鈦板的復合材料。經過4次軋制，中間Al的平均晶粒尺寸為1.27μm和1.51μm，Al晶粒的細化使得復合材料的強度增大，最大抗拉強度為192MPa。不對稱累積疊壓技術增加了剪切應力使得中間Ti層表面平整。然而在600℃、24h退火下，發現界面存在TiAl3金屬間化合物，這會使得復合板材延展性下降