一种轻质高强铝-钽复合型金属板材及其轧制成型方法

本发明属于金属材料加工，特别涉及一种轻质高强铝-钽复合型金属板材及其轧制成型方法。

背景技术：

1、探测器既需要面临强辐射，例如银河宇宙射线、太阳电磁辐射、太阳宇宙射线和宇宙微波背景辐射等，同时还需要面临减重的需求。因此提供轻质、稳定性、防辐射等要求的高性能金属零部件是至关重要的。

2、目前主要采用铝和钽叠加的方式作为辐射屏蔽罩的材料，铝对于高能电子的屏蔽性好，而钽对于中子流和质子流屏蔽性好，同时考虑到单层金属随着厚度的增加，屏蔽效果的边际收益会降低，故选择铝-钽复合板材组合的方式。目前，铝-钽复合金属板的生产，主要采用固固复合法、固液复合法和液液复合法。其中，扩散焊接法压力小，不产生宏观塑性变形，结合强度较低，适合焊后不再加工的精密零件。爆炸复合法噪音大、安全隐患大、生产效率低，不利于精确控制。挤压拉拔法连续性较差，仅适用于金属复合管、棒、线材。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种轻质高强铝-钽复合型金属板材及其轧制成型方法，该工艺简单，制备的材料强度高。

2、为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

3、一种轻质高强铝-钽复合型金属板材，所述轻质高强铝-钽复合型金属板材包括铝合金板层、纯铝中间层和纯钽板层。

4、进一步地，所述铝合金板层的厚度为2.5-4.5mm；所述纯铝中间层的厚度为0.1-0.5mm；所述纯钽板层的厚度为0.5-2.5mm。

5、本发明还提供一种所述的轻质高强铝-钽复合型金属板材的轧制成型方法，包括以下步骤：

6、1)将选定的铝合金板、纯铝板和纯钽板进行退火处理，并将预结合面进行磨抛处理，获得表面平整光洁、无氧化的板材；

7、2)将铝合金板、纯铝板和纯钽板按顺序堆叠，对得到的组合板加热至450℃并保温15-30min，然后进行一道次大压下轧制成型，即得轻质高强铝-钽复合型金属板材。

8、进一步地，步骤1)中，所述退火处理温度为200-300℃，其中，铝合金板退火时间为1-3h，纯铝板退火时间为1-2h，纯钽板退火时间为2-5h。

9、进一步地，步骤1)中，所述磨抛处理具体是：首先采用角磨机对材料表面进行粗糙化处理，然后进行喷砂，最后再进行表面清洗。

10、进一步地，步骤2)中，堆叠后得到的组合板用铝制铆杆进行铆固。

11、进一步地，步骤2)中，加热保温过程中，对加热炉进行抽真空并通入氩气。

12、进一步地，步骤2)中，所述轧制成型过程中的参数控制为：轧辊的速度范围为50-70r/min，控制轧下量为60-70％。

13、本发明还提供一种所述的轻质高强铝-钽复合型金属板材作为探测器材料的应用。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

15、本发明通过加纯铝中间层的方式对铝-钽复合板进行单道次轧制，在保证轻质高强的前提下，提高了板材的结合强度，减去了板材的轧制后的退火处理，能够有效防止板材的氧化。

16、该轻质高强铝-钽复合型金属板材的复合强度大(≥80mpa)，铝-钽两种复合金属板不易剥离，延伸率好(≥200％)。

17、本发明具有生产工艺简约、节能环保、产品复合强度大、延展率高等优点。

技术特征：

1.一种轻质高强铝-钽复合型金属板材，其特征在于，所述轻质高强铝-钽复合型金属板材包括铝合金板层、纯铝中间层和纯钽板层。

2.根据权利要求1所述的轻质高强铝-钽复合型金属板材，其特征在于，所述铝合金板层的厚度为2.5-4.5mm；所述纯铝中间层的厚度为0.1-0.5mm；所述纯钽板层的厚度为0.5-2.5mm。

3.一种如权利要求1或2所述的轻质高强铝-钽复合型金属板材的轧制成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的轧制成型方法，其特征在于，步骤1)中，所述退火处理温度为200-300℃，其中，铝合金板退火时间为1-3h，纯铝板退火时间为1-2h，纯钽板退火时间为2-5h。

5.根据权利要求3所述的轧制成型方法，其特征在于，步骤1)中，所述磨抛处理具体是：首先采用角磨机对材料表面进行粗糙化处理，然后进行喷砂，最后再进行表面清洗。

6.根据权利要求3所述的轧制成型方法，其特征在于，步骤2)中，堆叠后得到的组合板用铝制铆杆进行铆固。

7.根据权利要求3所述的轧制成型方法，其特征在于，步骤2)中，加热保温过程中，对加热炉进行抽真空并通入氩气。

8.根据权利要求3所述的轧制成型方法，其特征在于，步骤2)中，所述轧制成型过程中的参数控制为：轧辊的速度范围为50-70r/min，控制轧下量为60-70％。

9.一种如权利要求1或2所述的轻质高强铝-钽复合型金属板材作为探测器材料的应用。

技术总结
本发明公开一种轻质高强铝‑钽复合型金属板材及其轧制成型方法，属于金属材料加工技术领域。所述轻质高强铝‑钽复合型金属板材包括铝合金板层、纯铝中间层和纯钽板层。包括以下步骤：1)将选定的铝合金板、纯铝板和纯钽板进行退火处理，并将预结合面进行磨抛处理，获得表面平整光洁、无氧化的板材；2)将铝合金板、纯铝板和纯钽板按顺序堆叠，对得到的组合板加热至450℃并保温15‑30min，然后进行一道次大压下轧制成型，即得轻质高强铝‑钽复合型金属板材。本发明在保证轻质高强的前提下，提高了板材的结合强度。

技术研发人员：贾燚,李宗泽,韩建超,王涛,任忠凯,张志雄,卫俊鑫
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13