专利名称：一种钢背铝基复合板半固态复合方法
技术领域：
本发明涉及一种钢背铝基复合板的固液相轧制复合方法。
背景技术：
专利号00109241.3，发明名称“液-固相异种金属轧制复合方法及设备”上，阐述了钢背铝基复合板的固液相轧制复合方法，其基本工艺步骤如下1)制备铝基覆层金属液；2)将表面经过脱脂、除锈、打毛、浸镀等处理的钢板预热至所需温度；3)在复合浇嘴熔池中进行钢背与铝基覆层金属液的扩散反应，形成复合界面；4)利用轧制系统进行铸轧，形成钢背铝基复合板。在该方法中，由于液态铝原子的扩散反应能力强，向钢基内大量扩散，因此在复合界面形成铁铝化合物厚层。铁铝化合物是脆硬金属间化合物，在复合界面形成的是冶金强结合，但当铁铝化合物以厚层状态存在时，可导致复合界面脆化，铁铝化合物层越厚，脆化越严重，因此，钢背铝基固液相复合板的界面剪切强度较低，在40-60MPa之间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服钢背铝基固液相轧制复合方法“存在复合界面脆化”的不足，提供一种能够既发挥铁铝化合物冶金强结合作用又能削弱界面脆化作用的钢背铝基复合板的复合方法，进一步提高钢背铝基复合板的界面剪切强度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在常规钢背铝基固液相轧制复合方法的基础上，将“铝基金属液”换成“铝基半固态浆料”，采用固相率为20-50％的铝基半固态浆料与钢背进行半固态轧制复合，固相率是指初生固相在整个浆料中所占的体积分数。在钢背铝基半固态复合过程中，由于与钢背接触的铝基半固态浆料中的液相铝原子与初生固相铝原子之间的扩散能力存在差异，这样在钢基内横向上造成了铝原子扩散浓度的差异，从而破坏固液相复合界面上铁铝化合物的厚层结构，进而削弱了复合界面脆化作用，进一步提高了复合板界面剪切强度。
本发明的有益效果是利用本发明，在钢背铝基复合板复合界面上形成了由铁铝化合物与铁铝固溶体交替构成的界面结构，既发挥了铁铝化合物冶金强结合作用，又削弱了铁铝化合物厚层造成的界面脆化作用，复合界面剪切强度提高到65-68MPa。本发明方法达到了削弱复合界面脆化作用、提高复合界面剪切强度的目的。
图1为钢背铝基固液相轧制复合板的界面微观组织。
图中，右侧较浅色部分为钢基；左侧较深色部分为铝基覆层；中间层状部分为铁铝化合物厚层。
图2为本发明方法制备的钢背铝基复合板的界面微观组织。
图中，右侧为钢基；左侧为铝基覆层，其中白色呈球状或椭球状部分为半固态浆料中的初生固相颗粒；中间交界部分为复合界面，1、3区为铁铝化合物，2区为含铝量小于3.5％的铁铝固溶体。
具体实施例方式
本发明方法，在常规钢背铝基固液相轧制复合方法基础上，具体实施步骤步骤1，制备铝基半固态浆料；步骤2，将表面经过脱脂、除锈、打毛、浸镀处理的钢板预热至所需温度；步骤3，在复合浇嘴熔池中进行钢背与铝基覆层半固态浆料的扩散反应，形成复合界面；步骤4，利用轧制系统进行铸轧，形成钢背铝基复合板。
铝基半固态浆料可采用机械搅拌技术或电磁搅拌技术制备。
实例一步骤1，制备固相率为50％的铝半固态浆料；步骤2，将表面经过脱脂、除锈、打毛、浸镀处理的1.2mm厚08Al钢板预热至450℃；步骤3，在长度为200mm复合浇嘴熔池中，进行钢背与铝基覆层半固态浆料的扩散反应，形成复合界面；步骤4，利用轧辊直径为320mm的轧制系统进行铸轧，铸轧速度为10mm/s，形成3.2mm厚的钢背铝基复合板。得到复合板的界面剪切强度为68MPa。
实例二在1.2mm厚08Al钢板预热温度为505℃、浇嘴长度为200mm、轧辊直径为320mm、铸轧速度为10mm/s、铝20锡半固态浆料固相率为20％的复合条件下，进行2.5mm厚钢背铝20锡复合板的铸轧复合，得到复合板的界面剪切强度为65MPa。
实例三在1.2mm厚08Al钢板预热温度为500℃、浇嘴长度为200mm、轧辊直径为320mm、铸轧速度为10mm/s、铝28铅半固态浆料固相率为40％的复合条件下，进行2.5mm厚钢背铝28铅复合板的铸轧复合，得到复合板的界面剪切强度为67MPa。
附图1为钢背铝基固液相轧制复合板的界面微观组织，由图可见，复合界面形成了50μm厚的铁铝化合物厚层，其界面剪切强度为59MPa。图2为本发明方法制备的钢背铝基复合板的界面微观组织，由图可见，复合界面形成了由1、3区的铁铝化合物与2区的铁铝固溶体交替构成的界面结构，这种结构，既发挥了铁铝化合物冶金强结合作用，又有效地削弱了铁铝化合物厚层脆化作用，因此复合界面剪切强度提高到65-68MPa。
权利要求
1.一种钢背铝基复合板半固态复合方法，其工艺步骤步骤1，制备铝基覆层熔体；步骤2，将表面经过脱脂、除锈、打毛、浸镀处理的钢板预热至所需温度；步骤3，在复合浇嘴熔池中进行钢背与铝基覆层熔体的扩散反应，形成复合界面；步骤4，利用轧制系统进行铸轧，形成钢背铝基复合板；其特征在于，铝基覆层熔体为铝基半固态浆料。
2.根据权利要求1所述的一种钢背铝基复合板半固态复合方法，其特征在于，铝基半固态浆料的固相率为20-50％。
全文摘要
一种钢背铝基复合板半固态复合方法，属于钢背铝基复合板固液相轧制复合领域，利用固相率为20－50％的铝基半固态浆料与钢背进行半固态复合，依靠半固态浆料中的液相铝原子与初生固相铝原子之间的扩散能力的差异，来造成铝原子在钢基内横向上扩散浓度的差异，形成由铁铝化合物与铁铝固溶体交替构成的界面结构，从而破坏固液相复合界面上铁铝化合物的厚层结构，削弱复合界面脆化作用，将复合板界面剪切强度提高到65－68MPa，解决了钢背铝基固液相轧制复合方法“存在复合界面脆化”的技术问题。
文档编号B21B1/46GK1709598SQ200510012148
公开日2005年12月21日 申请日期2005年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者张鹏, 杜云慧, 刘汉武 申请人:北京交通大学