[發明專利]一種組織梯度結構金屬板材的非等厚軋制方法

在審

• 申請號: 202210127279.4
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114453415A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李峰;張安鑫;霍鵬達
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B21B1/22
• 分類號: B21B1/22;B21B15/00;B21B37/00;B21B37/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種組織梯度板材的軋制方法，具體涉及一種組織梯度結構金屬板材的非等厚軋制方法，用以解決組織梯度結構板材成形制造時普遍存在的制備流程復雜、工藝難度較大、可控性差、梯度結構層較淺和易產生缺陷等瓶頸問題。該方法包括：板坯預制、打磨清洗、爐中加熱保溫，預熱后進行控軋等工序。本發明通過軋制前對板坯幾何形狀特征進行預先設計及加工處理，沿長度方向厚度值呈一定規律變化。用以調控軋制過程中板材的組織形貌演變使其呈梯度分布，促使板材強韌性?延展性的改善和協同提升。所得板材制品組織呈梯度變化、自然過渡且無明顯界面層存在。

技術領域

本發明涉及一種組織梯度板材的軋制方法，特別涉及一種組織梯度結構金屬板材的非等厚軋制方法，屬于金屬板材軋制技術領域。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展及使役要求的日益增加，金屬板材的用量逐年遞增且需在滿足強度要求的同時，要兼具良好的耐磨、耐蝕等性能，因此，通過改性獲得高性能金屬板材是業界長期關注的重點及熱點之一。如微觀組織結構呈梯度分布，有助于板材在高強度變形條件下展現出良好的延展性和實現強化，從而獲得優異的強度-延展協同性能。因此，利用工藝條件調控金屬板材組織形貌使其呈梯度規律分布為高性能金屬板材的改性研究提供了重要啟示。

目前制備金屬材料組織梯度結構最廣泛采用的手段有：表面熱處理法、化學氣相沉積法、機械加工法、電沉積法等。但傳統的表面熱處理法制備梯度結構難以實現定量精確控制，對于鋼等導熱性優異的金屬，表面熱處理法的可控性較差，往往會在梯度結構與基體之間產生界面；機械加工法通常只能作用于材料表面較淺層的組織梯度結構，并對材料的塑性有一定要求；電沉積法需考慮的因素眾多且調控過程中具有一定的不確定性，使所得板材易產生內部缺陷，較難得到性能穩定的組織梯度板材。

現有組織梯度結構板材多為沿板厚方向分布，難以滿足沿長度方向不同部位使役性能差異的要求。軋制是成形制造板材制品的有效途徑之一，如將其成形條件加以合理改變，使板材沿成形方向組織呈規律性梯度分布，無疑可為高性能組織梯度結構板材的研制提供一種新思路。

發明內容

本發明的目的是為了解決組織梯度結構板材成形制造時普遍存在的制備流程復雜、工藝難度較大、可控性差、組織梯度層較淺和易產生缺陷等瓶頸問題。本發明提出了一種通過對預設非等厚坯料進行軋制，成形制造組織結構沿軋制方向呈梯度分布的高性能金屬板材。即在軋制前對板坯幾何形狀特征進行預先設計及加工處理，沿長度方向厚度值呈一定規律性變化，使軋制時板材各部位的變形量存在差異，通過板材沿長度方向幾何形狀特征設計(傾角大小、單側或雙側增減等)調控組織呈梯度變化的分布規律。該方法可高效、大批量成形制造組織呈梯度結構分布的高性能金屬板材。

本發明是通過以下技術方案實現的：

步驟一：準備金屬板坯一塊，沿長度方向進行加工成形，將板坯制成一端保持其原有厚度并以角度α向下均勻傾斜至另一端的楔形板，保證前后兩端有一定的厚度差值；

步驟二：用丙酮溶液對金屬板坯表面處理進行去脂，打磨露出新鮮表面，再將金屬板坯置于酒精中清洗并吹干；

步驟三：將金屬板坯在設定好溫度的加熱爐中進行預熱，保溫一段時間；

步驟四：調整軋輥間距為一定壓下量(軋輥間距小于等于金屬板最小厚度)；以保證金屬板軋制后的表面平整和質量；

步驟五：待板坯預熱好后，固定板材，在自動軋制裝置的帶動下，由推塊將板坯送入軋機；

步驟六：待軋制后板材空冷至室溫并進行矯正，在剪板機上去除多余廢料。

本發明方法與現有技術相比具體以下有益效果：

一、本發明需在軋制前先對板坯的形狀結構進行預先設計及加工處理，使板坯沿軋制方向具有一定厚度差異，具有單調增減或由中部向兩側呈增減趨勢變化的幾何形狀特征；