一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝制造技術

一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，以純鋁箔材和超硬金屬箔材為原料，將純鋁箔材對折，完全包覆好超硬金屬箔材，放入深冷箱中進行冷卻；將冷卻的復合箔材取出，進行深冷異步軋制；將軋制后的帶材放入深冷箱中重新冷卻；將冷卻的帶材再進行深冷異步軋制；重復6?10次，得到層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材；對層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材進行加熱，軟化潤滑層，將鋁層與超硬金屬層進行剝離，取出超硬金屬箔材，即所制備的超高強度金屬箔材，比如中熵合金箔材、高熵合金箔材、特種鋼箔材等，其具有超高強度，可避免軋輥出現裂紋缺陷。

A Deep Cold Asynchronous Rolling Process for Preparing Ultra-High Strength Metal Foil

A cryogenic asynchronous rolling process for the preparation of ultra-high strength metal foil is introduced, which takes pure aluminum foil and superhard metal foil as raw materials, folds pure aluminum foil, completely coats the superhard metal foil, and puts it into the cryogenic box for cooling; takes out the cooled composite foil and carries out deep cold asynchronous rolling; puts the rolled strip into the cryogenic box for re-cooling; and then carries out the cooling of the cooled strip. Deep cold asynchronous rolling; repeated 6 10 times to obtain layered aluminum/superhard metal/aluminum bimetallic composite foil; heating layered aluminum/superhard metal/aluminum bimetallic composite foil, softening lubrication layer, stripping aluminum layer and superhard metal layer, extracting superhard metal foil, i.e. super-high strength metal foil, such as medium-entropy alloy foil, high-entropy alloy foil, special steel foil. The material has super high strength, which can avoid the crack defect of the roll.

【技術實現步驟摘要】
一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝
本專利技術屬于金屬材料軋制
，特別涉及一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝。
技術介紹
目前，超高強度的金屬箔材得到越來越多的關注。對于很多金屬材料，隨著箔材厚度的降低價格成指數上漲。主要原因是箔材厚度降低，其加工難度大幅增加。與此同時，對于一些難變形金屬箔材軋制過程中，軋件的變形抗力與硬度遠遠超過軋輥的硬度時候，軋制過程中軋輥可能會被軋裂，從而造成加工事故，給企業造成很大的損失。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，可制備得到超高強度的金屬箔材，比如中熵合金箔材、高熵合金箔材、特種鋼箔材等，避免軋輥出現裂紋缺陷。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，包括如下步驟：第一步：以純鋁箔材和超硬金屬箔材為原料，將純鋁箔材對折，完全包覆好超硬金屬箔材，放入深冷箱中進行冷卻；第二步：將冷卻的復合箔材取出，進行深冷異步軋制；第三步：將軋制后的帶材放入深冷箱中重新冷卻；第四步：將冷卻的帶材再進行深冷異步軋制；重復第三步和第四步6-10次，得到層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材；第五步：對層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材進行加熱，軟化潤滑層，將鋁層與超硬金屬層進行剝離，取出超硬金屬箔材，即所制備的超高強度金屬箔材。優選地，所述第一步中，純鋁箔材軋制前的厚度為100-300μm，超硬金屬箔材的厚度控制在100～200μm。優選地，所述第一步中，超硬金屬為中熵合金、高熵合金或者特種鋼。優選地，將純鋁箔材和超硬金屬箔材剪切成長方形尺寸，純鋁箔材的寬度與超硬金屬箔材相同，但是長度為超硬金屬箔材的一倍。優選地，所述第一步中，在超硬金屬箔材表面涂上耐低溫潤滑油脂，以防止純鋁箔材和超硬金屬箔材在軋制過程中發生塑性粘合。優選地，所述第一步中，所述深冷箱采用氮氣進行冷卻，冷卻溫度范圍為-100℃～-50℃，冷卻時間10分鐘，將復合箔材均勻冷卻；所述第三步中，冷卻時間5-10分鐘優選地，所述第二步中，深冷異步軋制參數如下：道次壓下率20％-35％，軋制過程中上軋輥與下軋輥之間的異速比(v1：v2，v1為上軋輥速度，v2為下軋輥速度)為1.1-1.4之間。優選地，所述第四步中，深冷軋制的道次壓下率維持在15％-25％。優選地，所述第五步中，加熱溫度為40-60℃。優選地，所述第五步中，取出的超硬金屬箔材的厚度控制在5～25μm。本專利技術的主要原理為中熵合金、高熵合金、特種鋼等在超低溫情況下雖然強度非常之高，但是韌性也非常優異，同時，超低溫情況下鋁合金材料具有非常優異的塑性變形能力，與此同時，鋁合金的變形抗力較低，不會傷害軋輥表面。并且鋁合金材料價格便宜，易于回收利用。因而，采用鋁合金材料作為犧牲材料，利用復合層狀材料制備過程中材料平面應變相同的原理，制備超硬的中熵合金箔材、高熵合金箔材、特種鋼箔材等。通過多道次深冷軋制首先制備出鋁/超高硬度材料/鋁的層狀材料，然后，通過去除表層的鋁層，獲得單獨的超高硬度材料箔材。與現有技術相比，本專利技術工藝可以克服超硬金屬材料對軋輥材質的要求和潛在危險，制備出超高強度的中熵合金箔材、高熵合金箔材、特種鋼箔材，這些箔材在微成形制造、電子材料、汽車、航空航天等領域具有重要應用前景。附圖說明圖1所示為超高強度金屬箔材的深冷異步軋制制備流程圖。圖中，1.純鋁箔材；2.超硬金屬箔材；3.耐低溫潤滑油脂；4.堆疊的鋁/超高強度金屬/鋁材料；5.深冷箱；6.深冷處理的鋁/超高強度金屬/鋁復合箔材；7.軋制的鋁/超高強度金屬/鋁復合箔材；8.上表面氮氣噴槍；9下表面氮氣噴槍；10.上軋輥；11.下軋輥；12.加熱爐；13.層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材；14.單一的超高強度金屬箔材。圖2為本專利技術實施例1所得超高強度金屬箔材避免軋輥出現裂紋的示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例詳細說明本專利技術的實施方式。如圖1所示，本專利技術一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，包括如下步驟：第一步：以純鋁箔材1為原料，純鋁箔材1軋制前的厚度為100-300μm。超硬金屬箔材2軋制前的厚度為100-200μm，超硬金屬可為中熵合金、高熵合金或者特種鋼等超硬材料。第二步：將純鋁箔材1和超硬金屬箔材2剪切成長方形尺寸，純鋁箔材1的寬度與超硬金屬箔材2相同，但是長度為超硬金屬箔材2的一倍。第三步：將純鋁箔材1沿長度方向的中垂線對折，完全包覆好超硬金屬箔材2，得到堆疊的鋁/超高強度金屬/鋁材料4。為了防止純鋁箔材1和超硬金屬箔材2在軋制過程中發生塑性粘合，在超硬金屬箔材表面涂上耐低溫潤滑油脂3。第四步：將堆疊的鋁/超高強度金屬/鋁材料4放入深冷箱5中進行冷卻，冷卻10分鐘，實現均勻冷卻。深冷箱5采用氮氣進行冷卻，冷卻溫度范圍為-100℃～-50℃，得到深冷處理的鋁/超高強度金屬/鋁復合箔材6。第五步：將深冷處理的鋁/超高強度金屬/鋁復合箔材6取出作為軋件，利用上軋輥10和下軋輥11，進行深冷異步軋制，主要參數如下：道次壓下率20％-35％，軋制異速比為1.1-1.4之間。軋制過程中，利用上表面氮氣噴槍8和下表面氮氣噴槍9，向軋件上下表面噴氮氣，保持深冷。第六步：將軋制的鋁/超高強度金屬/鋁復合箔材7放入深冷箱5中重新冷卻，冷卻時間5-10分鐘。第七步：冷卻后再次進行深冷異步軋制，道次壓下率維持在15％-25％。重復第六步和第七步6-10次，生產出層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材13。第八步：在加熱爐12中，對制備的層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材13進行加熱，溫度為40-60℃，軟化潤滑層，將鋁層與超硬金屬層進行剝離，取出單一的超高強度金屬箔材14，即所要制備的超高強度金屬箔材，其厚度控制在5～25μm。以下是兩個具體的實施例。實施例120μm厚CrCoNi中熵合金箔材深冷異步軋制制備，參考圖1，步驟如下：第一步：以純鋁箔材1為原料，純鋁箔材1軋制前的厚度為200μm。超硬金屬箔材2厚度為100μm，選擇中熵合金CrCoNi箔材。第二步：純鋁箔材1和超硬金屬箔材2剪切成長方形尺寸，純鋁箔材1的寬度與超硬金屬箔材2相同，長度為其一倍。第三步：將純鋁箔材1對折，完全包覆好超硬金屬箔材2，得到堆疊的鋁/超高強度金屬/鋁材料4。為了防止在軋制過程中發生塑性粘合，在超硬金屬箔材2表面涂上耐低溫潤滑油脂3。第四步：將堆疊的鋁/超高強度金屬/鋁材料4放入深冷箱5中進行冷卻，冷卻10分鐘，實現均勻冷卻。深冷箱5采用氮氣進行冷卻，冷卻溫度-100℃，得到深冷處理的鋁/超高強度金屬/鋁復合箔材6。第五步：將深冷處理的鋁/超高強度金屬/鋁復合箔材6取出作為軋件，進行深冷異步軋制，主要參數如下：道次壓下率20％，軋制異速比為1.1。第六步：將軋制的鋁/超高強度金屬/鋁復合箔材7放入深冷箱5中重新冷卻，冷卻時間8分鐘。第七步：將冷卻的材料再進行深冷異步軋制，道次壓下率維持在25％。重復第六步和第七步6次，生產出層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材13。第八步：在加熱爐12中，將層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材13加熱至50℃，然后，將鋁層與CrCoNi層進行剝離，取出CrCoNi箔材，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，其特征在于，包括如下步驟：第一步：以純鋁箔材和超硬金屬箔材為原料，將純鋁箔材對折，完全包覆好超硬金屬箔材，放入深冷箱中進行冷卻；第二步：將冷卻的復合箔材取出，進行深冷異步軋制；第三步：將軋制后的帶材放入深冷箱中重新冷卻；第四步：將冷卻的帶材再進行深冷異步軋制；重復第三步和第四步6?10次，得到層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材；第五步：對層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材進行加熱，軟化潤滑層，將鋁層與超硬金屬層進行剝離，取出超硬金屬箔材，即所制備的超高強度金屬箔材。

【技術特征摘要】
1.一種制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，其特征在于，包括如下步驟：第一步：以純鋁箔材和超硬金屬箔材為原料，將純鋁箔材對折，完全包覆好超硬金屬箔材，放入深冷箱中進行冷卻；第二步：將冷卻的復合箔材取出，進行深冷異步軋制；第三步：將軋制后的帶材放入深冷箱中重新冷卻；第四步：將冷卻的帶材再進行深冷異步軋制；重復第三步和第四步6-10次，得到層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材；第五步：對層狀鋁/超硬金屬/鋁雙金屬復合箔材進行加熱，軟化潤滑層，將鋁層與超硬金屬層進行剝離，取出超硬金屬箔材，即所制備的超高強度金屬箔材。2.根據權利要求1所述制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，其特征在于，所述第一步中，純鋁箔材軋制前的厚度為100-300μm，超硬金屬箔材軋制前的厚度為100-200μm。3.根據權利要求1或2所述制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，其特征在于，所述第一步中，超硬金屬為中熵合金、高熵合金或者特種鋼。4.根據權利要求1或2所述制備超高強度金屬箔材的深冷異步軋制工藝，其特征在于，將純鋁箔材和超硬金屬箔材剪切成長方形尺寸，純鋁箔材的寬度與超硬金屬箔材相同，但是長度為超硬金屬箔材的一倍。5.根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：喻海良，李暢，崔曉輝，王青山，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：湖南,43