通过轧制制备Al/Mg/Al合金复合板的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种金属材料的加工方法，具体地说是一种通过轧制制备的Al/Mg/Al合金复合板的加工方法。
【背景技术】
[0002]镁合金作为现在最轻的商用金属结构材料之一，具有低密度、高比强度、高比刚度，良好的电磁屏蔽能力、机加工性能和易于再生利用等一系列的优点，在航空航天、海洋、汽车、电子等领域受到广泛应用。
[0003]但是，此类合金有一个致命的缺点，耐蚀性差。这极大地限制了其在某些领域的应用范围。因此，研宄新型的生产工艺，开发出耐蚀性较好的镁合金，具有至关重要的作用。
[0004]为了克服耐蚀性差这个弱点，很多学者对此做了大量的研宄。克服耐蚀性差的主要方法之一就是在镁合金的表面覆盖一层耐蚀性的金属，最常见的是表面覆盖一层耐腐蚀性良好的铝合金。覆盖方法主要有爆炸复合、乳制复合、扩散连接、搅拌摩擦焊等。由于受到加工设备的复杂程度、生产成本较高等条件的限制，复合板很难进行工业化生产。其中，轧制复合法，由于其低成本，加工工艺简单等特点，是最容易实现工业化的方法。
[0005]轧制复合后，为了提高两种合金之间的结合力，避免复合板在服役过程中产生剥离现象，往往要进行退火处理。退火工艺非常关键，退火温度过高，会造成脆性中间相的生成，如Al3Mgjg，从而加剧了结合面层的剥离；退火温度过低，两种金属层间的扩散不充分，达不到应有的效果。公开号为CN101530860A的专利文件中公开了《一种超细晶多层结构复合板的制备方法》，通过累积叠轧加退火工艺制备出了具有超细晶的多层镁铝复合板材，但是并未对退火工艺进行详细的阐述。因此，制定出一个合理的退火工艺对拓展复合板的应用至关重要。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种能使复合板在保持轻质特性的情况下具有良好的力学性能和结合强度的通过轧制制备Al/Mg/Al合金复合板的加工方法。
[0007]本发明的目的是这样实现的:
[0008]1、复合轧制过程:
[0009]a)将待复合轧制的镁合金和铝板材裁剪成尺寸相等的形状，对表面进行清洗，打磨处理；
[0010]b)在两块铝板中间夹一块镁合金板并固定；
[0011]C)将固定好的板材进行单道次复合轧制，乳制压下率为30%?60%，乳制温度为300 °C?450 °C，乳制前保温时间为5min?15min ；
[0012]2、复合板退火过程:
[0013]将轧制好的Al/Mg/Al合金复合板，放入加热炉中，加热到150°C?230°C，保温I?12小时，然后出炉空冷。
[0014]所述的镁合金为AZ31镁合金，所述的铝为纯铝1070。
[0015]本发明所具有的实质性特点和有益效果为:
[0016]1、本发明采用独特的退火工艺，在合适的退火温度，既可以提高两合金的界面结合力，并且又能保证不产生脆性相，从而使复合板在服役过程中不会产生剥离现象。当退火温度高于450°C时，原子扩散速度极快，并且已达到铝镁化合物(如Al3Mgjg)生成温度，仅仅依靠退火温度提供的能量，界面上会有大量化合物生成，Al3Mg2相为脆性相，降低界面结合力，因此退火温度不会高于450°C。当温度介于450°C到250°C时，原子扩散能力强，在回复再结晶释放的能量和退火温度提供的能量的共同作用下，仍然有镁铝化合物生成，其中包含脆性相Al3Mg2。当温度介于150°C?230°C时，原子有一定的扩散能力，在回复再结晶释放的能量和退火温度提供的能量的共同作用下，扩散层增加但不会生成脆性相，在提高界面结合力的同时又保证不产生脆性相。当温度低于150°C时，虽然不会有脆性相生成，但是原子扩散能力过低，扩散层变化不大，结合力不能得到提升。因此，150°C?230°C为最好的退火温度。
[0017]2、本发明的退火工艺，一方面可以使复合板产生回复再结晶，消除应力的同时，得到比较细小的晶粒。另一方面，使得在轧制过程中，镁合金中聚集的Mg17Al12相变细小并弥散分布。从而最终得到综合性能力良好的复合板材，室温下抗拉强度达到240?260MPa，延伸率到达10%?13%。
[0018]3、本发明通过复合轧制退火工艺生产复合板。相对其他复合板加工方法，设备简单成本低、工艺流程简单、能源消耗率低、最易实现工业化生产。
【附图说明】
[0019]图1是实施例1、2、3、4中不同退火温度拉伸断口扫描图(俯视图)，其中:a)未退火、b) 2000C、c) 2500C、d) 300°C。
【具体实施方式】
[0020]以下通过具体的实施例对本发明的技术方案做详细描述，但应当理解，这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明做简单改进，都属于本发明要求保护的范围。
[0021]实施例1:
[0022]待轧制的镁合金和铝分别为AZ31和纯铝1070。
[0023]将合金板材进行复合轧制:
[0024]a)将待复合轧制的板材裁剪成尺寸相等的形状，对表面进行清洗，打磨处理。
[0025]b)在两块铝板中间夹一块镁板，接着在四角打孔并用铆钉固定。
[0026]c)将固定好的板材进行单道次复合轧制，乳制压下率为50%，乳制温度为350°C，轧制前保温时间为15min。
[0027]未对复合板进行退火。
[0028]得到一种复合板，室温下，抗拉强度为256MPa，延伸率为11.1 %，但是，在拉伸过程中发生轻微界面剥离，其拉伸断口扫描俯视图如图1(a)所示。
[0029]实施例2:
[0030]待轧制的镁合金和铝分别为AZ31和纯铝1070。
[0031]将合金板材进行复合轧制:
[0032]a)将待复合轧制的板材裁剪成尺寸相等的形状，对表面进行清洗，打磨处理。
[0033]b)在两块铝板中间夹一块镁板，接着在四角打孔并用铆钉固定。
[0034]c)将固定好的板材进行单道次复合轧制，乳制压下率为50%，乳制温度为350°C，轧制前保温时间为15min。
[0035]对复合板进行退火:
[0036]将轧制好的Al/Mg/Al合金复合板，放入加热炉中，加热到200°C，保温2小时，然后出炉空冷。
[0037]得到一种综合性能良好的复合板，室温下，抗拉强度为248MPa，延伸率为13%，并且在拉伸过程中未发生界面剥离，其拉伸断口扫描俯视图如图1(b)所示。
[0038]实施例3:
[0039]待轧制的镁合金和铝合金分别为AZ31和纯铝1070。
[0040]将合金板材进行复合轧制:
[0041]a)将待复合轧制的板材裁剪成尺寸相等的形状，对表面进行清洗，打磨处理。
[0042]b)在两块铝板中间夹一块镁板，接着在四角打孔并用铆钉固定。
[0043]c)将固定好的板材进行单道次复合轧制，乳制压下率为50%，乳制温度为350°C，轧制前保温时间为15min。
[0044]对复合板进行退火:
[0045]将轧制好的Al/Mg/Al合金复合板，放入加热炉中，加热到250°C保温2小时，然后出炉空冷。
[0046]得到一种综合性能良好的复合板，室温下，抗拉强度为231MPa，延伸率为20.7%,但是，在拉伸过程中发生轻度界面剥离，其拉伸断口扫描俯视图如图1(c)所示。
[0047]实施例4:
[0048]待轧制的镁合金和铝合金分别为AZ31和纯铝1070。
[0049]将合金板材进行复合轧制:
[0050]a)将待复合轧制的板材裁剪成尺寸相等的形状，对表面进行清洗，打磨处理。
[0051]b)在两块铝板中间夹一块镁板，接着在四角打孔并用铆钉固定。
[0052]c)将固定好的板材进行单道次复合轧制，乳制压下率为50%，乳制温度为350°C，轧制前保温时间为15min。
[0053]对复合板进行退火:
[0054]将轧制好的Al/Mg/Al合金复合板，放入加热炉中，加热到300°C，保温2小时，然后出炉空冷。
[0055]得到一种综合性能良好的复合板，室温下，抗拉强度为217MPa，延伸率为24.3%,并且在拉伸过程中发生严重的界面剥离，其拉伸断口扫描俯视图如图1(d)所示。
【主权项】
1.通过轧制制备Al/Mg/Al合金复合板的加工方法，其特征是: (1)复合轧制过程: a)将待复合轧制的镁合金和铝板材裁剪成尺寸相等的形状，对表面进行清洗，打磨处理； b)在两块铝板中间夹一块镁合金板并固定； c)将固定好的板材进行单道次复合轧制，乳制压下率为3O%?60 %，乳制温度为300 °C?450 °C，乳制前保温时间为5min?15min ； (2)复合板退火过程: 将轧制好的Al/Mg/Al合金复合板，放入加热炉中，加热到150°C?230°C，保温I?12小时，然后出炉空冷。2.根据权利要求1所述的通过轧制制备Al/Mg/Al合金复合板的加工方法，其特征是:所述的镁合金为AZ31镁合金，所述的铝为纯铝1070。
【专利摘要】本发明提供的是一种通过轧制制备Al/Mg/Al合金复合板的加工方法。(1)复合轧制过程：将待复合轧制的镁合金和铝板材裁剪成尺寸相等的形状，对表面进行清洗，打磨处理；在两块铝板中间夹一块镁合金板并固定；将固定好的板材进行单道次复合轧制，轧制压下率为30％～60％，轧制温度为300℃～450℃，轧制前保温时间为5min～15min；(2)复合板退火过程：将轧制好的Al/Mg/Al合金复合板，放入加热炉中，加热到150℃～230℃，保温1～12小时，然后出炉空冷。本发明采用独特的退火工艺，在合适的退火温度，既可以提高两合金的界面结合力，并且又能保证不产生脆性相，从而使复合板在服役过程中不会产生剥离现象。
【IPC分类】B21B37/74, B21B1/38
【公开号】CN104907334
【申请号】CN201510295578
【发明人】巫瑞智, 杨金亮, 王天资, 马旭东, 张景怀, 张密林
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月2日