一种铝基复合材料的制备方法
【专利摘要】一种铝基复合材料的制备方法，1）将铝或铝合金板材表面进行微弧氧化，其主要工艺参数为：电流密度为2.0-20A/dm2，处理时间为1.0-30.0分钟；2）将另一块复合用的铝或铝合金板材表面进行预处理；3）将上述两板材合在一起，置于热轧机上进行复合轧制，热轧温度范围为400-500℃，压下率范围为40%-80%，轧辊线速度为0.1-0.5m/s，中间退火温度范围为400-500℃，时间为0.5-1.5小时。本发明可使金属表面形成的陶瓷相在块体复合材料内部发挥强化作用，扩大了微弧氧化技术的应用范围。
【专利说明】一种铝基复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属基复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断进步，对材料性能提出了更高的要求，既希望具有良好的综 合性能，如低密度、高强度、高刚度、高韧性、高耐磨性和良好的抗疲劳性能等，又期望能在 高温、高压、高真空、强烈腐蚀及辐照等极端环境条件下服役。传统的单一材料已难以满足 上述要求。复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料。铝在制作 复合材料上有许多特点，如质量轻、密度小、可塑性好，铝基复合技术容易掌握，易于加工 等。此外，铝基复合材料比强度和比刚度高，高温性能好，高弹性模量、耐磨性能好、高热 导率和低的热膨胀系数更耐疲劳和更耐磨，阻尼性能好，热膨胀系数低。同其他复合材料 一样，它能组合特定的力学和物理性能，以满足产品的需要。因此，铝基复合材料已成为 金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。近年来，颗粒增强铝基复合材料因其具 有优异性能而在航空航天领域得到广泛关注。在过去的30多年里，一系列的制备工艺被 用来改善颗粒增强铝基复合材料的结构和性能。铝表面微弧氧化技术是一种新型的表面改 性强化处理技术，近些年应用发展很快。该技术可以在合金表面快速形成与金属基体间冶 金结合的防护性氧化物陶瓷层。目前微弧氧化技术仅局限于铝合金的表面强化，因此应用 范围有限。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种能扩大微弧氧化技术应用范围的一种铝基复合材料 的制备方法。
[0004]本发明铝基复合材料的制备方法如下:
[0005]1.微弧氧化:将板厚1.0-3.0mm的铝或铝合金板材表面进行微弧氧化，其主要工 艺参数为:电流密度为2.0-20A/dm2，处理时间为1.0-30.0分钟。
[0006]2.轧制前处理:将普通的另一块板厚1.0-3.0mm复合用的铝或铝合金板材表面 进行预处理，即用机械清刷法进行表面处理，除去铝表面的氧化膜，在铝板表面形成砂面效 果。
[0007]3.复合轧制:将上述普通的铝或铝合金板材经处理的一面与上述表面进行微弧 氧化处理的铝或铝合金板材一面相对合在一起，置于热轧机上进行复合轧制，热轧温度范 围为400-500°C，压下率范围为40%-80%，轧辊线速度为0.1-0.5m/s，中间退火温度范围为 400-500°C，时间为 0.5-1.5 小时。
[0008]本发明制得的复合材料是一种表面有微弧氧化陶瓷层的铝合金薄板与铝或铝合 金薄板经热轧复合在一起形成的厚度为0.4-2.4_层状金属基复合材料。该复合材料可使 微弧氧化过程产生的铝氧化物陶瓷表面强化相转变为一种基体内部的强化相，分散结合在 塑性变形后的层状铝材之间，形成层状金属基复合材料。[0009]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0010]1、本发明可使金属表面形成的陶瓷相在块体复合材料内部发挥强化作用，扩大了 微弧氧化技术的应用范围。
[0011 ] 2、由于可以保持金属铝基体沿板面方向，尤其是轧制方向的一定连续性和择优取 向，所以，形成的金属基复合材料沿板面方向和轧制方向具有较高的韧性，即在实现陶瓷相 对金属基体的增强作用的同时，可使这个方向上复合材料有较好的金属韧性，从而克服现 有金属基复合材料韧性低的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的压下率为50%的复合板材弯曲90°实物照片图。
[0013]图2是本发明的压下率为70%的复合板材弯曲90°实物照片图。
[0014]图3是本发明轧制温度和压下率对复合板结合强度的影响规律曲线图。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]将板厚2.0mm的6061铝合金板材表面进行微弧氧化，其主要工艺参数为:电流密 度为2.0A/dm2,处理时间为30.0分钟。将普通的另一块板厚2.0mm复合用的铝板材表面 进行预处理，即用机械清刷法进行表面处理，除去铝表面的氧化膜，在铝板表面形成砂面效 果。将上述普通的铝板材经处理的一面与上述表面进行微弧氧化处理的铝板材一面相对合 在一起，置于热轧机上进行复合轧制，热轧温度范围为400°C，压下率范围为80%，轧辊线速 度为0.lm/s，中间退火温度范围为400°C，时间为0.5小时，得到一种表面有微弧氧化陶瓷 层的6061铝合金薄板与铝薄板经热轧复合在一起形成厚度为0.8mm的层状金属基复合材 料。
[0017]实施例2
[0018]将板厚2.5mm的LY12铝合金板材表面进行微弧氧化，其主要工艺参数为:电流密 度为7.0A/dm2，处理时间为10.0分钟。将普通的另一块板厚2.0mm复合用的LY12铝合金 板材表面进行预处理，即用机械清刷法进行表面处理，除去铝表面的氧化膜，在铝合金板表 面形成砂面效果。将上述普通的铝合金板材经处理的一面与上述表面进行微弧氧化处理的 招合金板材一面相对合在一起，置于热轧机上进行复合轧制，热轧温度范围为500°C,压下 率范围为50%，轧辊线速度为0.3m/s，中间退火温度范围为500°C，时间为50分钟，得到一种 表面有微弧氧化陶瓷层的LY12铝合金薄板与LY12铝合金薄板经热轧复合在一起形成厚度 为2.25mm的层状金属基复合材料。
[0019]实施例3
[0020]将板厚1.0mm的LYll铝合金板材表面进行微弧氧化，其主要工艺参数为:电流密 度为15.0A/dm2,处理时间为5.0分钟。将另一块板厚2.0mm复合用的LYll铝合金板材表 面进行预处理，即用机械清刷法进行表面处理，除去LYll铝合金表面的氧化膜，在LYll铝 合金板表面形成砂面效果。将上述LYll铝合金板材经处理的一面与上述表面进行微弧氧 化处理的LYll铝合金板材一面相对合在一起，置于热轧机上进行复合轧制，热轧温度范围 为470°C，压下率范围为60%，轧辊线速度为0.4111/8，中间退火温度范围为4701:，时间为1.5小时，得到一种表面有微弧氧化陶瓷层的LYll铝合金薄板与LYll铝合金薄板经热轧复合 在一起形成厚度为1.2mm的层状金属基复合材料。
[0021]实施例4
[0022]将板厚3.0mm的LFlO铝合金板材表面进行微弧氧化，其主要工艺参数为:电流密 度为20.0A/dm2,处理时间为1.0分钟。将另一块板厚2.0mm复合用的LFlO铝合金板材 表面进行预处理，即用机械清刷法进行表面处理，除去LFlO铝合金表面的氧化膜，在铝合 金板表面形成砂面效果。将上述LFlO铝合金板材经处理的一面与上述表面进行微弧氧化 处理的LFlO铝合金板材一面相对合在一起，置于热轧机上进行复合轧制，热轧温度范围为 4500C，压下率范围为70%，轧辊线速度为0.5m/s，中间退火温度范围为450°C，时间为0.5小 时，得到一种表面有微弧氧化陶瓷层的LFlO铝合金薄板与？ LFlO铝合金薄板经热轧复合 在一起形成厚度为1.5mm的层状金属基复合材料。
[0023]从图1和图2可以看出，轧制复合板具有比较好的结合强度，弯曲90度都无开裂 迹象。从图3中可见，(I)压下率为50%比压下率为40%的结合强度高。表明，压下率越大 结合强度越高。(2)40%和50%压下率条件，复合板结合强度均随热轧温度的升高先增大后 减小，在450°C附近出现了最大值，分别为11.98N/mm和12.69N/mm。表明，450°C是最佳轧 制温度。
【权利要求】
1.一种铝基复合材料的制备方法，其特征在于:1)微弧氧化:将板厚1.0-3.0mm的铝或铝合金板材表面进行微弧氧化，其主要工艺参 数为:电流密度为2.0-20A/dm2，处理时间为1.0-30.0分钟；2)轧制前处理:将普通的另一块板厚1.0-3.0mm复合用的铝或铝合金板材表面进行预 处理；3)复合轧制:将上述普通的铝或铝合金板材经处理的一面与上述表面进行微弧氧化 处理的铝或铝合金板材一面相对合在一起，置于热轧机上进行复合轧制，热轧温度范围 为400-500°C，压下率范围为40%-80%，轧辊线速度为0.1-0.5m/s，中间退火温度范围为 400-500°C，时间为 0.5-1.5 小时。
【文档编号】B21B15/00GK103586282SQ201310506556
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】沈德久, 马豪杰, 何东磊, 吴国瑞, 郑艺 申请人:燕山大学