一种梯度带材的表层连续异步轧制制备方法与流程

本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种梯度带材的表层连续异步轧制制备方法。

背景技术：

目前，超细晶金属材料在过去很长时间内得到广大科学家的关注，人们开发了大量的方法去制备这些材料，比如等通道挤压技术、累积叠轧技术、高压扭转技术等。然而，人们发现超细晶材料，随着材料强度的提高，材料的韧性急剧降低。

科研人员发现金属材料中形成梯度结构，可以同时实现材料具有很好的韧性和强度。梯度材料，以在材料表面形成超细晶材料结构，而材料中心部位保留粗晶结构。目前，制备这种材料的方法主要有表面冲击法、高压扭转法。而这两种方法都只能够用来制备棒材，而不能用于制备带材。

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梯度带材的表层连续异步轧制制备方法，可用于制备高质量的具有梯度结构的带材，该材料的表层为超细晶结构，而材料的心部区域为粗晶，该材料相对于传统冷轧材料，同时具有好的强度以及更优异的塑性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种梯度带材的表层连续异步轧制制备方法，包括如下步骤：

第一步：以退火热处理后的铝或铝合金或铜合金带材为原料；

第二步：对带材进行表层异步轧制，轧辊粗糙度控制在1～5微米，每道次压下率在1％～3％，轧辊异速比控制在1.0～1.4之间；

重复第二步15～40次，成产出表面超细晶结构而心部为粗晶的梯度结构带材。

与现有技术相比，本发明表层异步轧制目前适合铝合金和铜合金材料，通过该工艺，在达到传统冷轧相同压下率的情况下，材料的强度几乎不降低，但是材料韧性能提高一倍以上。

附图说明

图1是本发明表层连续异步轧制制备方法示意图。

图2是本发明经过40道次连续异步轧制制备的梯度结构铝1060合金带材的力学性能与普通室温轧制制备样品力学性能比较示意图。

图3是本发明轧件表层晶粒尺寸示意图。

图4是本发明轧件心部晶粒尺寸示意图。

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异步轧制，在材料表层制造强烈的剪切变形，从而使材料表面形成纳米结构。图1所示为表层连续异步轧制制备流程图。通过多道次表层异步轧制，轧件形成梯度结构的带材，如图1所示，本发明具体步骤如下：

第一步：以退火热处理后的铝合金带材为原料。

第二步：对带材1进行表层异步轧制，轧辊粗糙度控制在3微米左右。每道次压下率((H-h)/H)在2％。轧辊异速比(V_Upper:V_Lower)控制在1.2。

其中，压下率等于(H-h)/H，H和h分别表示轧制前和轧后轧件的厚度。V_Upper和V_Lower分别为上压辊2和下压辊3的转速。

重复第二步40次，成产出表面超细晶(纳米化)结构而心部为粗晶的梯度结构带材。

利用本工艺制备梯度结构的铝1060合金，经过40道次深冷轧制后，材料的力学性能结果如图2所示。体现该技术具有很好的优越性。

从图3和图4的尺寸图可以看出，所得材料的心部区域为粗晶结构，而表层为超细晶结构。

本发明中，轧辊粗糙度可行范围为1-5微米左右，每道次压下率可行范围为1-3％，异速比可行范围为1.0-1.4，轧制道次一般可以为15-40次，根据材料的实际厚度等因素来调整。