一种制备纳米锂铝双金属复合箔材的深冷轧制方法与流程

本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种制备纳米锂铝双金属复合箔材的深冷轧制方法。

背景技术：

目前，锂金属作为新能源材料，得到世界学术界和企业界的高度重视，而制备出纳米锂金属复合材料也是其中重要的分支。

对于纯锂材料，在加热、潮湿环境中，容易发生氧化，严重威胁材料的性能。

对于纯锂材料与纯铝材料进行复合轧制的时候，由于轧制过程塑性变形，导致材料温度升高，从而会导致纯锂和纯铝材料发生反应，而形成铝锂金属间化合物，而不再是单一的纯锂和纯铝复合材料。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种制备纳米锂铝双金属复合箔材的深冷轧制方法，采用深冷叠轧，可以用来制备高质量的锂铝双金属复合箔材，该材料为层状复合材料，为铝/锂/铝……锂/铝多层复合材料，该材料中，锂与铝材料界面处不形成铝锂金属间化合物。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种制备纳米锂铝双金属复合箔材的深冷轧制方法，包括如下步骤：

第一步：以纯锂和纯铝金属箔材为原料，锂轧制前的厚度为20～100μm，铝轧制前的厚度为20～100μm；

第二步：金属铝箔和金属锂箔剪切成长方形尺寸，铝箔的宽度与锂箔相同，但是，铝箔的长度为锂箔的一倍；

第三步：将铝箔对折，完全包覆好锂箔；

第四步：将包覆好的材料放入液氮中进行冷却，实现被均匀冷却到零下196度；

第五步：将材料取出，以压下率在45-55％进行深冷轧制，轧制结束后，轧件温度控制在零下50度以下；

第六步：将轧制后的带材进行折叠，放入液氮中重新冷却，冷却时间在3～5分钟，冷却到多少零下196度。

第七步：将冷却的材料再进行深冷轧制，压下率维持在45-55％；

重复第六步和第七步10～20次，成产出无金属间化合物的锂铝双金属复合箔材。

与现有技术相比，本发明深冷叠轧技术目前适合纯铝与纯锂材料，利用该技术，成功地制备了锂铝双金属复合箔材，该复合箔材在电池材料等领域具有广阔前景。

附图说明

图1是本发明制备纳米锂铝双金属复合箔材的深冷轧制示意方法示意图。

图2为各叠轧道次后锂铝双金属箔材的样品。

其中：(a)第1道次；(b)第4道次；(c)第7道次；(d)第10道次；(e)第13道次。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

本发明的主要原理为利用超低温塑性变形，金属锂与金属铝之间结合力相对较弱，从而难以形成金属间化合物。与此同时，利用超低温情况下，金属锂与金属铝均具有良好的塑性，从而实现多道次塑性变形。图1所示为纳米锂铝双金属复合箔材的深冷轧制制备流程图。通过多道次深冷累积轧制，轧件形成层状结构的锂铝双金属复合箔材，如图1所示，本发明具体步骤如下：

第一步：以纯锂金属箔材4和纯铝金属箔材3为原料，锂轧制前的厚度为50μm，铝轧制前的厚度为100μm。

第二步：金属铝箔和金属锂箔剪切成长方形尺寸，铝箔的宽度与锂箔相同，但是，铝箔的长度为锂箔的一倍。

第三步：将铝箔沿长度方向对折，完全包覆好锂箔。

第四步：将材料放入深冷箱1内的液氮中进行冷却，冷却中的轧件2始终在深冷箱1中，冷却10分钟，实现材料温度被均匀冷却到零下196度。

第五步：将材料取出，以压下率((H-h)/H)在50％进行深冷轧制。轧制结束后，轧件温度控制在零下50度以下。过程中，压辊5的速度V控制在2m/s。

其中，压下率等于(H-h)/H，H和h分别表示轧制前轧件厚度和轧制后轧件厚度。

第六步：将轧制后的带材沿长度方向进行折叠，放入液氮中重新冷却，冷却时间为5分钟。

第七步：将冷却的材料再进行深冷轧制，压下率维持在50％左右。

重复第六步和第七步15次，成产出无金属间化合物的锂铝双金属复合箔材。

利用本发明工艺制备锂铝双金属箔材，图2为各叠轧道次后锂铝双金属箔材的样品。

图2所给出的是采用这种方法制备的锂铝双金属箔材，这种箔材里面没有金属间化合物。

本发明中，纯锂金属箔材4可行的厚度范围为20-100μm，纯铝金属箔材3可行的厚度范围为20-100μm，压下率可行的厚度范围为45-55％，压辊5的速度V可行范围为1-5m/s，第六步中，冷却至零下196度左右，轧制道次可行范围为10-20次，根据实际的材料类型、厚度等因素来调整。