本发明属金属材料领域，涉及一种铝-镁-铝层状异构合金板材的制备方法。
背景技术：
铝是地球上储量最丰富的轻金属，铝合金密度低，比强度高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和耐蚀性。镁及镁合金是目前最轻的金属结构材料，其密度低、比强度高、比刚度高和易回收性等优点使之广泛应用于汽车、航空等行业中。但镁合金本身存在强度偏低和耐蚀性差的缺点，制约其发展与应用。目前，镁铝合金使用较广泛，铝在镁中可起到固溶强化作用，细化晶粒，稳定镁表面的氧化膜以提高其耐蚀性能。现有技术中，采用arb复合轧制工艺制备铝-镁-铝复合板材，通过叠轧工艺细化基体晶粒，但由于镁变形能力较差且铝、镁基体间的协调能力较差，得到复合材料的界面结合性不好，材料组织不致密，影响材料的力学性能和耐蚀性能。而由单纯粉末冶金法制备的合金晶粒尺寸细小但相比于铸造法其拉伸性能略低，铸造法制备的合金组织较粗大，容易引起开裂等失效行为。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服合金界面结合能力不良而导致材料综合性能不优的问题，提供一种铝-镁-铝层状异构合金板材的制备方法。
实现本发明目的提供技术方案如下：
一种铝-镁-铝层状异构合金板材，包括以下步骤：
(1)按比例称取工业纯铝粉和镁合金粉两种金属粉末；
(2)将称量好的铝粉和镁合金粉分别放入氩气保护的高能球磨机中进行低温球磨；
(3)将球磨后的粉末分别冷压成直径为5mm～30mm的圆柱形压坯，单位压制力为300mpa～400mpa，以保证每层粉体表面的平整度；
(4)将获得的圆柱形压坯以“三明治”结构形式按照al/mg/al的顺序堆叠在一起，在真空下进行热压烧结形成合金生坯；
(5)在200℃～300℃下对合金进行0.5h～5h的退火处理，消除热压过程中的内应力，均匀成分；
(6)将退火后的合金板材表面打磨后放到两辊轧机中进行叠轧，下压量为50％-60％，轧制道次为3～10次；
(7)对轧制后的材料进行低温退火处理，以消除轧制后材料的内应力，其中退火温度为400℃～450℃，时间为4h～6h。
进一步的，铝粉质量和镁合金粉末的质量比为3:1，并将铝粉分为等质量的两份。
进一步的，工业纯铝粉纯度为99.7％，所述的镁合金为az31。
进一步的，低温球磨采用球磨机为行星式球磨机，以液氮作为球磨介质，不锈钢球作为研磨介质；球磨条件为球磨时间为1h～30h，球磨转速为100r/min～500r/min，球料质量比为10:1～50:1；可以减少粉体材料氧化，有效抑制材料的回复和再结晶，实现晶粒细化，均匀晶粒尺寸，获得纳米尺度的微粒。
进一步的，热压压力为30mpa～50mpa，温度为300℃～450℃，时间为0.5h～2h。以增强颗粒之间的结合，获得细晶粒的组织，提高材料的致密性。
本发明相对于现有技术相比具有显著优点：
1、本发明制备出的铝-镁-铝层状异构合金板材，相比单纯的粉末冶金或者板材叠轧方法制备出的合金板材，其界面的致密性和稳定性更加优异，且合金的协调变形能力和综合力学性能提高。
2、本发明的制备方法具有普适性，对于其他类型合金的制备方式具有指导意义，获得异构结构，提高合金界面的结合性进而优化材料的综合性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1
(1)首先称取两份质量为0.9g的工业纯铝粉(纯度为99.7％)和0.6g镁合金粉(az31)。
(2)将称量好的铝粉和镁合金粉分别放入氩气保护的高能球磨机中进行低温球磨，可以减少粉体材料氧化，有效抑制材料的回复和再结晶，实现晶粒细化，均匀晶粒尺寸，获得纳米尺度的微粒。球磨机为行星式球磨机，以液氮作为球磨介质，不锈钢球作为研磨介质。球磨时间为10h，球磨转速为400r/min，球料质量比为30:1。
(3)将球磨后的粉末分别冷压成直径为10mm的圆柱形压坯，单位压制力为300mpa，以保证每层粉体表面的平整度。
(4)将获得的圆柱形压坯以“三明治”结构形式按照al/mg/al的顺序堆叠在一起，在真空下进行热压烧结形成合金生坯，以增强颗粒之间的结合，获得细晶粒的组织，提高材料的致密性。热压压力为30mpa，温度为300℃，时间为2h。
(5)在200℃下对合金进行2h的退火处理，以消除热压过程中的内应力，均匀成分。
(6)将退火后的合金板材表面打磨除杂质后放到两辊轧机中进行叠轧，轧制道次为3次，以消除材料内部的气孔等缺陷，进一步细化晶粒，增强界面间的结合，提高材料的致密性。
(7)对轧制后的材料进行低温退火处理，以消除轧制后材料的内应力，提高材料的强韧性等综合力学性能。其中退火温度为380℃，时间为4h。
通过本方法制备的铝-镁-铝层状异构合金板材，实现冶金结合，界面结合性和稳定性增强，且合金的协调变形能力和综合力学性能得到提高。
实施例2
(1)首先称取两份质量为4.2g的工业纯铝粉(纯度为99.7％)和2.8g镁合金粉(az31)。
(2)将称量好的铝粉和镁合金粉分别放入氩气保护的高能球磨机中进行低温球磨，可以减少粉体材料氧化，有效抑制材料的回复和再结晶，实现晶粒细化，均匀晶粒尺寸，获得纳米尺度的微粒。球磨机为行星式球磨机，以液氮作为球磨介质，不锈钢球作为研磨介质。球磨时间为12h，球磨转速为500r/min，球料质量比为30:1。
(3)将球磨后的粉末分别冷压成直径为20mm的圆柱形压坯，单位压制力为300mpa，以保证每层粉体表面的平整度。
(4)将获得的圆柱形压坯以“三明治”结构形式按照al/mg/al的顺序堆叠在一起，在真空下进行热压烧结形成合金生坯，以增强颗粒之间的结合，获得细晶粒的组织，提高材料的致密性。热压压力为30mpa，温度为400℃，时间为1h。
(5)在300℃下对合金进行2h的退火处理，以消除热压过程中的内应力，均匀成分。
(6)将退火后的合金板材表面打磨除杂质后放到两辊轧机中进行叠轧，轧制道次为5次，以消除材料内部的气孔等缺陷，进一步细化晶粒，增强界面间的结合，提高材料的致密性。
(7)对轧制后的材料进行低温退火处理，以消除轧制后材料的内应力，提高材料的强韧性等综合力学性能。其中退火温度为400℃，时间为4h。
通过本方法制备的铝-镁-铝层状异构合金板材，实现冶金结合，界面结合性和稳定性增强，且合金的协调变形能力和综合力学性能得到提高。
实施例3
(1)首先称取两份质量为2.4g的工业纯铝粉(纯度为99.7％)和1.6g镁合金粉(az31)。
(2)将称量好的铝粉和镁合金粉分别放入氩气保护的高能球磨机中进行低温球磨，可以减少粉体材料氧化，有效抑制材料的回复和再结晶，实现晶粒细化，均匀晶粒尺寸，获得纳米尺度的微粒。球磨机为行星式球磨机，以液氮作为球磨介质，不锈钢球作为研磨介质。球磨时间为10h，球磨转速为400r/min，球料质量比为40:1。
(3)将球磨后的粉末分别冷压成直径为15mm的圆柱形压坯，单位压制力为300mpa，以保证每层粉体表面的平整度。
(4)将获得的圆柱形压坯以“三明治”结构形式按照al/mg/al的顺序堆叠在一起，在真空下进行热压烧结形成合金生坯，以增强颗粒之间的结合，获得细晶粒的组织，提高材料的致密性。热压压力为30mpa，温度为300℃，时间为2h。
(5)在300℃下对合金进行2h的退火处理，以消除热压过程中的内应力，均匀成分。
(6)将退火后的合金板材表面打磨除杂质后放到两辊轧机中进行叠轧，轧制道次为6次，以消除材料内部的气孔等缺陷，进一步细化晶粒，增强界面间的结合，提高材料的致密性。
(7)对轧制后的材料进行低温退火处理，以消除轧制后材料的内应力，提高材料的强韧性等综合力学性能。其中退火温度为400℃，时间为4h。
通过本方法制备的铝-镁-铝层状异构合金板材，实现冶金结合，界面结合性和稳定性增强，且合金的协调变形能力和综合力学性能得到提高。