一種金屬層狀微梯度復(fù)合材料制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種金屬層狀微梯度復(fù)合材料制備方法，該方法主要是利用同系列異質(zhì)多層金屬軋制復(fù)合與熱處理工藝，通過合金元素的界面擴散而獲得微梯度復(fù)合材料。采用兩種合金含量的金屬進行軋制復(fù)合，對待復(fù)合的表面進行打磨處理，清洗；端部固定后；進行軋制復(fù)合，制備出多層異質(zhì)金屬復(fù)合板材。然后對復(fù)合板材進行熱處理，并根據(jù)需要保溫一定的時間，使合金元素在界面發(fā)生擴散，從而獲得層狀微梯度復(fù)合材料。本發(fā)明專利技術(shù)方法制備的金屬層狀微梯度復(fù)合材料，界面附近化學成分和性能存在明顯微梯度，可以實現(xiàn)較好的界面結(jié)合強度。可以通過改變軋制復(fù)合工藝、疊層順序和熱處理工藝調(diào)控微梯度界面的數(shù)量和微梯度層的厚度。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及金屬層狀復(fù)合板加工
，特別是涉及一種加速晶粒細化的塑性加工方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)代高新技術(shù)的飛躍發(fā)展，引起材料科學領(lǐng)域內(nèi)的不斷變革，使得各種適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的新材料應(yīng)運而生。梯度材料正是適應(yīng)了這種需要，成為材料領(lǐng)域綻開的一朵新葩。從材料的結(jié)構(gòu)角度來看，梯度材料與均一材料不同。它是選用兩種(或多種)性能不同的材料，通過連續(xù)地改變這兩種(或多種)材料的組成和結(jié)構(gòu)，使其界面消失導(dǎo)致材料的性能隨著材料的組成和結(jié)構(gòu)的變化而緩慢變化，形成梯度材料。金屬層狀復(fù)合板材是利用復(fù)合技術(shù)使兩種或兩種以上物理、化學和力學性能不同的金屬在界面上實現(xiàn)牢固冶金結(jié)合而制備出的一種新型金屬復(fù)合材料，在許多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的金屬層狀復(fù)合板材的金屬結(jié)合界面的結(jié)合質(zhì)量還有改進之處。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對
技術(shù)介紹
中提到的問題，提供一種提高金屬復(fù)合板材界面結(jié)合質(zhì)量的方法。為實現(xiàn)本專利技術(shù)目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種金屬層狀微梯度復(fù)合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)金屬板材前處理：準備兩種金屬板材，這兩種金屬板材屬于同一合金系列，但二者的主要合金元素的含量不同。將這兩種金屬板材退火處理，自然冷卻。2)金屬表面處理：將經(jīng)過步驟1)處理的兩種金屬板材的待結(jié)合表面進行打磨處理后，清洗其表面。3)復(fù)合板坯料固定：將經(jīng)過步驟2)處理的兩種金屬板材交替地疊合，形成多層復(fù)合板坯料。對所述多層復(fù)合板坯料的端部進行鉚接固定。4)異質(zhì)金屬軋制復(fù)合：將步驟3)獲得的多層復(fù)合板坯料軋制成規(guī)定厚度的金屬復(fù)合板。5)將步驟4)得到的金屬復(fù)合板切割為兩塊。將這兩塊金屬復(fù)合板疊放在一起、并軋制成規(guī)定厚度后，得到累積疊軋的金屬復(fù)合板。6)對所述累積疊軋的金屬復(fù)合板進行熱處理，得到的板材即為金屬層狀微梯度復(fù)合材料。值得說明的是，本專利技術(shù)利用兩種材料制備過程的相似之處，配合熱處理工藝對金屬復(fù)合板材界面進行處理，通過金屬元素的擴散作用，控制了元素的析出，使復(fù)合板結(jié)合界面形成梯度復(fù)合層，從而制備出金屬層狀微梯度復(fù)合材料。與傳統(tǒng)金屬復(fù)合材料相比，微梯度復(fù)合材料的界面結(jié)合質(zhì)量更好，降低了界面處應(yīng)力集中，提高了材料綜合力學性能。進一步，步驟1)中，兩種金屬板材分別記為金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ。所述的金屬板材Ⅰ選自工業(yè)純鋁1100或工業(yè)純鋁1050。所述的金屬板材Ⅱ選自鋁合金7050或鋁合金7075。進一步，步驟2)中，打磨的方式為手工打磨、砂輪打磨、或不銹鋼刷打磨。打磨完成后，使用酒精、丙酮或清水沖洗干凈被打磨的板面，再使得板干燥。進一步，步驟3)中，兩種金屬板材分別記為金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ。按照金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ相間的方式疊合。進一步，步驟4)中，軋制溫度為室溫或者熱軋，軋制復(fù)合壓下量為25～50％。進一步，在步驟5)結(jié)束、步驟6)開始前，進行如下步驟：采用類似于步驟5)的方法，將累積疊軋的金屬復(fù)合板切割為兩塊。將這兩塊板材疊放在一起、并軋制成規(guī)定厚度后，得到第二次累積疊軋的金屬復(fù)合板。重復(fù)本段所述的步驟若干次，得到第N次累積疊軋的金屬復(fù)合板。本專利技術(shù)的技術(shù)效果是毋庸置疑的，本專利技術(shù)在傳統(tǒng)金屬層狀復(fù)合板軋制制備工藝的基礎(chǔ)上，通過熱處理使兩種或多種同系列金屬復(fù)合板界面之間合金元素擴散作用，制備獲得金屬層狀界面微梯度復(fù)合材料。本專利技術(shù)的方法工藝簡單、靈活，界面微梯度層的厚度可以通過熱處理工藝來進行調(diào)控，適用于其他同系列金屬層狀復(fù)合材料的制備，具有廣闊的應(yīng)用前景。附圖說明圖1為金屬層狀復(fù)合板軋制制備示意圖；圖2為金屬層狀復(fù)合板界面微梯度示意圖；圖3為金屬層狀復(fù)合板界面附近第二相粒子的微梯度分布。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本專利技術(shù)，但不以任何形式限制本專利技術(shù)。實施例1：一種金屬層狀微梯度復(fù)合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)金屬板材前處理：準備兩種金屬板材，兩種金屬板材分別記為金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ。金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ具有相同或相近的厚度。實施例中，按照金屬板材Ⅰ為軟金屬，厚度約為1-3mm；金屬板材Ⅱ為硬金屬，厚度約為1-3mm。。金屬板材Ⅰ和金屬板材Ⅱ?qū)儆谕缓辖鹣盗校叩闹饕辖鹪氐暮坎煌?yōu)選的方式是，這種兩種板材主要合金元素的不同是明顯。例如，所述的金屬板材Ⅰ選自工業(yè)純鋁1100或工業(yè)純鋁1050；所述的金屬板材Ⅱ選自鋁合金7050或鋁合金7075。例如，工業(yè)純鋁1100的合金元素的含量(％)為：硅+鐵銅錳鋅0.950.05～0.200.050.10與之搭配的鋁合金7075的合金元素的含量(％)為：硅+鐵銅錳鋅鎂鉻鈦≤0.91.2-2.0≤0.35.1-6.12.1-2.90.18-0.28≤0.2二者有三種合金元素不同。鋁合金7075中的銅、錳、鋅的百分比含量也遠遠大于工業(yè)純鋁1100中的銅、錳、鋅的百分比含量(至少為10倍以上)。又如，工業(yè)純鋁1050的合金元素的含量(％)為：硅+鐵銅錳鋅鎂釩鈦0.650.050.050.050.050.050.03與之搭配的鋁合金7050的合金元素的含量(％)為：硅+鐵－錳鋅鎂鉻鋯(Zr)≤0.12－≤0.15.7～6.71.9～2.6≤0.040.08～0.15二者有五種合金元素不同。鋁合金7050中的硅+鐵、錳、鋅、鎂的百分比含量也遠遠大于工業(yè)純鋁1050中的硅+鐵、錳、鋅、鎂的百分比含量(至少2倍以上，鋅、鎂這兩種主要的合金元素的差異在40倍以上)。因此，實施例中，兩種金屬板材的不同合金元素的個數(shù)在一個及其以上，或者相同的合金元素的含量百分比差異在2倍以上，就是“二者的主要合金元素的含量明顯不同”。2)金屬表面處理：將經(jīng)過步驟1)處理的兩種金屬板材的待結(jié)合表面(金屬板材的表面)進行打磨處理后，去除退火產(chǎn)生的污物、氧化物等，清洗其本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種金屬層狀微梯度復(fù)合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)金屬板材前處理：準備兩種金屬板材，這兩種金屬板材屬于同一合金系列，但二者的主要合金元素的含量不同；將這兩種金屬板材退火處理，自然冷卻；2)金屬表面處理：將經(jīng)過步驟1)處理的兩種金屬板材的待結(jié)合表面進行打磨處理后，清洗其表面；3)復(fù)合板坯料固定：將經(jīng)過步驟2)處理的兩種金屬板材交替地疊合，形成多層復(fù)合板坯料；對所述多層復(fù)合板坯料的端部進行鉚接固定；4)異質(zhì)金屬軋制復(fù)合：將步驟3)獲得的多層復(fù)合板坯料軋制成規(guī)定厚度的金屬復(fù)合板；5)將步驟4)得到的金屬復(fù)合板切割為兩塊；將這兩塊金屬復(fù)合板疊放在一起、并軋制成規(guī)定厚度后，得到累積疊軋的金屬復(fù)合板；6)對所述累積疊軋的金屬復(fù)合板進行熱處理，得到的板材即為金屬層狀微梯度復(fù)合材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種金屬層狀微梯度復(fù)合材料制備方法，其特征在于，包括
以下步驟：
1)金屬板材前處理：準備兩種金屬板材，這兩種金屬板材屬于
同一合金系列，但二者的主要合金元素的含量不同；將這兩種金屬
板材退火處理，自然冷卻；
2)金屬表面處理：將經(jīng)過步驟1)處理的兩種金屬板材的待結(jié)
合表面進行打磨處理后，清洗其表面；
3)復(fù)合板坯料固定：將經(jīng)過步驟2)處理的兩種金屬板材交替
地疊合，形成多層復(fù)合板坯料；對所述多層復(fù)合板坯料的端部進行
鉚接固定；
4)異質(zhì)金屬軋制復(fù)合：將步驟3)獲得的多層復(fù)合板坯料軋制
成規(guī)定厚度的金屬復(fù)合板；
5)將步驟4)得到的金屬復(fù)合板切割為兩塊；將這兩塊金屬復(fù)
合板疊放在一起、并軋制成規(guī)定厚度后，得到累積疊軋的金屬復(fù)合
板；
6)對所述累積疊軋的金屬復(fù)合板進行熱處理，得到的板材即為
金屬層狀微梯度復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬層狀微梯度復(fù)合材料制備方
法，其特征在于：步驟1)中，兩種金屬板材分別記為金屬板材Ⅰ和
金屬板材Ⅱ；所述的金屬板材Ⅰ選自工業(yè)純鋁1100或工...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳澤軍，王新筑，沈宇騰，王國軍，王強，
申請(專利權(quán))人：重慶大學，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;85