一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法技术

本发明专利技术公开一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法。利用钛合金的高强度，镁合金的低熔点、减震性能好，铝合金塑性好，空间适应性好等特点，本发明专利技术一种铝/镁/钛三层复合板结合各自组元金属的优异特性，获得组元金属不具备的抗高速冲击毁伤性能。该复合板主要是通过铝合金、镁合金和钛合金的比例和界面控制，改变和调整缓冲复合板受到高速冲击后碎片云碎化、熔化和雾化的程度，从而改变碎片云的形态，减少对背板的冲击毁伤程度，从而提高抗高速冲击毁伤性能。该铝/镁/钛三层复合板用于航空航天器外层防护结构中的外层缓冲板，可以替代传统单一铝合金材料。提高航天器空间环境效应与防护水平，大大提高航天器的设计水平与服役寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属加工
，特别是金属复合板材制造领域。
技术介绍
金属层状复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学和力学性能不同 的金属在界面上实现牢固冶金结合而制备出的一种新型材料。层状复合材料各组元保持各 自的相对独立性，但又不是组元材料简单的叠加，因此其物理、化学和力学性能比单一金属 优越很多，也就是所谓的复合效应，从而在要求抗磨损、抗腐蚀、抗冲击等许多特殊领域得 到了广泛的应用。 在现有的航空航天器中，通常使用铝合金材料（例如：AA6061)作为防护材料。其 抗高速冲击毁伤性能有限，毁伤时对背板的冲击毁伤程度大。 铝合金、镁合金和钛合金各自具有独特的金属特性。从理论上讲，将三者结合后能 够互相弥补各自的缺点，达到优异的性能。 但是，由于镁合金的塑性较差，乳制压下量略微增大就会产生裂纹，无法实现复合 板制备。此外，金属之间的轧制复合需要有足够的压下量才能实现冶金结合。此外三种材 料之间的性能差异巨大，乳制复合过程中金属之间的协同变形异常困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有的防护材料（特别是应用于航空航天器的防护材料）抗 高速冲击毁伤性能差的问题。 为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种铝/镁/钛三层复合板轧制 复合方法，包括如下步骤： 1)板材前处理：将铝合金板、镁合金板和钛合金板分别放入退火炉中进行退火处 理，取出后自然冷却； 2)表面处理：对所述铝合金板的至少一侧板面、所述镁合金板两侧的板面和所述 钛合金板的至少一侧板面进行打磨处理，确保打磨均匀，将表层氧化膜去除干净； 3)坯料固定：将所述铝合金板和钛合金板分别贴在所述镁合金板的两侧；所述铝 合金板和镁合金板接触的一侧是经过表面处理的，同理，所述钛合金板和镁合金板接触的 一侧也是经过表面处理的；将所述铝合金板、镁合金板和钛合金板铆接在一起，形成复合坯 料； 4)加热处理：将所述复合坯料加热处理； 5)轧制复合：将结果加热的复合坯料轧制成热轧板； 6)退火处理：将所述热轧板进行退火处理，得到铝/镁/钛三层复合板。 进一步，所述的铝合金板选自AA5052或AA6061系列铝板中的一种，所述的镁合金 板选自AZ3UAZ61或AZ80中的一种，所述的钛合金板选自TA1、TA2、TA7、TA9、TA10、TC4、 TC6、TC9、TC10、TC11 或 TC12 的一种。 进一步，所述铝合金板的厚度为〇· 5-3mm，所述镁合金板的厚度为0· 5-2. 5mm，所 述钛合金板的厚度为0. 1-1_。 进一步，步骤1)中，将铝合金板放入350-450°C的加热炉中退火处理l-2h ;将镁合 金板放入300-450°C的加热炉中退火处理0. 5-lh ;将钛合金板300-550°C的加热炉中退火 处理l-2h ;取出后均自然冷却至室温。 进一步，所述步骤（2)中，所述打磨处理是手工打磨、砂轮打磨或不锈钢刷打磨； 使用酒精、丙酮或清水对经过打磨处理后的板面进行冲洗，然后使用风扇或吹风机对冲洗 的板面进行干燥处理。 进一步，所述步骤4)中，加热温度300-550°C，加热时间5-30min。 进一步，所述步骤5)中，乳制速度为0. 1-lm/s、压下量为所述复合坯料厚度的 20 ?50%。 进一步，所述步骤6)中，将所述热轧板放入温度为200-500°C的退火炉中退火 30-120min，取出后自然冷却至室温。 本专利技术还要求保护如上述方法获得的铝/镁/钛三层复合板产品。 值得说明的是，铝合金、镁合金和钛合金是典型的轻金属，具有很好的空间适应 性。钛合金是一种质轻、高强、耐磨、耐蚀的稀有金属材料，被广泛用于航空航天及高耐蚀性 的化工领域。铝材具有质轻，导电性好，耐蚀，美观及价廉等特点，特别是经过合金化的高强 铝合金，一直被用作航空航天材料。镁合金密度低，比强度高，减震性能好，熔点低，导热系 数低于铝合金，主要用于航空航天、交通运输、医药化工等工业领域。 本专利技术利用钛合金的高强度，镁合金的低熔点、减震性能好，铝合金塑性好，空间 适应性好等特点，制造出一种铝/镁/钛三层复合板。该复合板结合各自组元金属的优异 特性，获得组元金属不具备的抗高速冲击毁伤性能。该复合板主要是通过铝合金、镁合金和 钛合金的比例和界面控制，改变和调整缓冲复合板受到高速冲击后碎片云碎化、熔化和雾 化的程度，从而改变碎片云的形态，减少对背板的冲击毁伤程度，从而提高抗高速冲击毁伤 性能。 该铝/镁/钛三层复合板用于航空航天器外层防护结构（Whipple)中的外层缓冲 板，可以替代传统单一铝合金材料（铝缓冲屏）。提高航天器空间环境效应与防护水平，大 大提高航天器的设计水平与服役寿命。 【附图说明】 图1为空间防护结构与铝缓冲屏示意图； 图2为铝/镁/钛三层复合板热轧复合工艺流程图； 图3为轧制变形区与铝/镁/钛三层复合板结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题 范围仅限于下述实施例。 实施例1 : 选取厚度为1_，2. 2_和0. 5_的铝合金（AA6061)、镁合金（AZ31)和钛合金板材 (TC4)，尺寸规格为500mmX350mm。轧前分别进行退火预处理（A1合金AA6061，450°C退火 lh ;镁合金AZ31，350°C退火0· 5h ;钛合金TC4在500°C退火lh)。 使用不锈钢刷对退火后的板材进行表面打磨，然后使用清水冲洗干净，并烘干。 将表面处理完的板坯按照铝、镁、钛的顺序进行叠合，并进行端部铆接固定。 复合坯的厚度约为3. 6mm，放入加热炉中加热10分钟，加热温度为350°C，然后取 出进行热轧复合，压下量约为30%。 轧制变形区与铝/镁/钛三层复合板结构如图3所示。然后进行轧后退火处理， 退火温度为200°C，lh，最终获得厚度为2. 5mm的一种铝/镁/钛三层复合板，记为复合板 A1。 改变各层金属的厚度，然后重复复合板A1制备过程，可以获得复合板A2、A3和A4。 对复合板Al、A2、A3和A4进行性能测试，测试结果如下表： 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法，其特征在于，包括如下步骤：1)板材前处理：将铝合金板、镁合金板和钛合金板分别放入退火炉中进行退火处理，取出后自然冷却；2)表面处理：对所述铝合金板的至少一侧板面、所述镁合金板两侧的板面和所述钛合金板的至少一侧板面进行打磨处理，将表层氧化膜去除干净；3)坯料固定：将所述铝合金板和钛合金板分别贴在所述镁合金板的两侧；将所述铝合金板、镁合金板和钛合金板铆接在一起，形成复合坯料；4)加热处理：将所述复合坯料加热处理；5)轧制复合：将结果加热的复合坯料轧制成热轧板；6)退火处理：将所述热轧板进行退火处理，得到铝/镁/钛三层复合板。

【技术特征摘要】
1. 一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 板材前处理：将铝合金板、镁合金板和钛合金板分别放入退火炉中进行退火处理， 取出后自然冷却； 2) 表面处理：对所述铝合金板的至少一侧板面、所述镁合金板两侧的板面和所述钛合 金板的至少一侧板面进行打磨处理，将表层氧化膜去除干净； 3) 坯料固定：将所述铝合金板和钛合金板分别贴在所述镁合金板的两侧；将所述铝合 金板、镁合金板和钛合金板铆接在一起，形成复合坯料； 4) 加热处理：将所述复合坯料加热处理； 5) 轧制复合：将结果加热的复合坯料轧制成热轧板； 6) 退火处理：将所述热轧板进行退火处理，得到铝/镁/钛三层复合板。2. 根据权利要求1所述的一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法，其特征在于：所 述的铝合金板选自AA5052或AA6061系列铝板中的一种，所述的镁合金板选自AZ31、AZ61 或 AZ80 中的一种，所述的钛合金板选自 TA1、TA2、TA7、TA9、TA10、TC4、TC6、TC9、TC10、TC11 或TC12的一种。3. 根据权利要求1所述的一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法，其特征在于：所 述错合金板的厚度为0· 5-3mm，所述镁合金板的厚度为0· 5-2mm，所述钛合金板的厚度为 0·l...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽军，胡宏波，伍侠，沈宇腾，周正，刘庆，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85