本发明专利技术公开了一种镁/铝/钛复合板包覆轧制方法，该方法在轧制过程中对复合板使用包覆层，并通过对包覆层上下盖板外形优化以及轧制工艺参数的设计，可以使包覆层与被包覆的复合板在轧制过程中协同变形，有效约束被包覆的复合板的变形行为，使得复合板复合界面平直，提高复合板的结合强度；包覆层可以有效减少杂质和有害气体侵入复合界面，进一步提高复合板的结合强度；同时，包覆层的使用还可以减慢热量的散失，使得金属在轧制过程中更容易变形。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种镁/铝/钛复合板的乳制方法。
技术介绍
镁/铝/钛复合板主要应用于航天器外层防护结构(Whipple)中的外层缓冲板，替代传统单层铝合金材料，有效保护航天器，延长航天器服役寿命。镁合金密度小，电磁防护性好;铝合金塑性优良；钛合金强度高。镁/铝/钛复合板综合了三种合金的优良特性，具有良好的抗高速冲击性能，在受到高速冲击时，板材碎化和雾化，吸收冲击能量，有效保护内层结构。目前已有的金属层状复合板材的制备方法有:乳制复合法，爆炸复合法，扩散焊接法，反向凝固法等多种方法。爆炸复合法生产的复合板结合强度较高，但是爆炸复合法生产工艺危险，不利于自动化的实现。扩散焊接法、反向凝固法等方法生产设备昂贵且复杂，不利于大规模生产。相对于其他方法，乳制复合法产品质量稳定，设备简单，易于自动化的实现与大规模生产。传统乳制过程中，金属受到乳机施加的强大压力而发生塑性变形，金属在乳制方向与宽度方向的变形难以受到有效的约束，因此会造成板材畸形、部分区域复合效果不理想甚至不能成功复合的结果；另外，现行的乳制复合方法是把预处理好的金属板材直接放到加热炉中加热到一定的温度，在加热以及后续加工过程中，难免会有杂质或有害气体进入预处理好的待复合面之间，这也会降低板材结合强度。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种镁/铝/钛复合板的乳制方法，该乳制方法可有效约束金属在乳制变形过程中沿乳制方向和宽度方向的变形行为;防止预热和乳制过程中杂质侵入待复合面之间以及避免热量散失。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现:一种镁/铝/钛复合板包覆乳制方法，包括以下步骤: S1)板材退火:将作为复合板材料的镁合金板、铝合金板和钛合金板，以及作为包覆层的上、下盖板和边框进行加热、保温和自然冷却； 其中:镁合金板材尺寸为，长度180-220mm，宽度120_160mm，厚度(高度)0.6-1.8mm;所述铝合金板材尺寸为，长度180-220mm，宽度120-160mm，厚度0.8-2.2mm;所述钛合金板材尺寸为，长度180-220mm，宽度120-160mm，厚度0.2-0.8mm;所述上下盖板尺寸为，长度、宽度方向超出上述复合板材10-30mm，厚度0.6-1.6mm;边框长度、宽度与上下盖板尺寸一致，在中部开通孔以容纳复合板材料，厚度根据被包覆复合板的厚度选择。S2)表面处理:对镁合金板、铝合金板和钛合金板之间的待复合面进行打磨； S3)涂抹隔离剂:在上、下盖板与镁合金板、钛合金板之间的接触面上涂抹隔离剂； S4)包覆:把镁合金板、铝合金板、钛合金板依次放入边框内，然后将边框与上、下盖板焊接成一个整体； 55)乳制前预热:将包覆好的板材放入加热炉中加热； 56)乳制复合:利用乳机乳制成形； 57)乳后退火:剥开包覆层，取出被包覆的镁/铝/钛复合板并对其进行退火处理。优选的，所述步骤S1)中，镁合金板加热温度为300_450°C，保温时间为10-60分钟；铝合金板加热温度为400-600 °C，保温时间为60-120分钟；钛合金板加热温度为300-550°C，保温时间为60-120分钟;包覆层材料加热温度为400-800 °C，保温时间60-240分钟。优选的，所述步骤S5)中，乳制前预热温度为350-500°C，保温时间为10_30分钟。优选的，所述步骤S6)中，乳制速度不小于0.2m/s，乳制压下量不小于30%。优选的，所述步骤S7)中，乳后退火温度为200-450 °C，退火时间为30-180分钟。优选的，所述步骤S3)中，选取聚四氟乙烯、石墨粉、普通润滑油和橡胶中的一种作为隔离剂。优选的，所述镁合金板选自AZ31、AZ61和AZ80中的一种，所述铝合金板选自△△1100、厶厶5083、厶厶6061和厶厶7075中的一种，所述钛合金板选自了厶1、了厶2、1^4、1^6和1'(:10中的一种，所述包覆层选自20钢、45钢、AA1100铝合金和AA6061铝合金中的一种。优选的，所述步骤S2)中，选取钢刷、砂纸或砂轮进行打磨，用酒精或丙酮冲洗打磨后的表面，自然风干或者风扇吹干。优选的，所述步骤S4)中的焊接工艺为非熔化极惰性气体保护电弧焊或熔化极惰性气体保护电弧焊。本专利技术通过使用包覆层对复合板材料进行包覆后乳制即包覆乳制，可以有效约束被包覆的复合板的变形行为，使包覆层与被包覆的复合板在乳制过程中协同变形，使得复合板复合界面平直，提高复合板的结合强度。同时包覆层可以有效减少杂质和有害气体侵入复合界面，进一步提高复合板的结合强度，同时，包覆层的使用还可以减慢热量的快速散失，使得金属更容易变形，由本方法制得的复合板的抗拉强度高达350-450MPa，同时延伸率可达 12-25%。作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S5)前对上盖板上表面的棱边以及下盖板下表面的棱边进行倒角。这样设置的有益效果是:通过对上下盖板倒角处理，被包覆的复合板区域变形量较大，利于复合板复合;包覆层四周变形量较小，防止乳制过程中焊接裂纹开裂;而且，倒角部分保证了较厚的包覆板在乳制过程中顺利咬入。【附图说明】图1为本专利技术的镁/铝/钛复合板包覆乳制方法的工艺流程图； 图2为对焊接成整体的板材倒角处理后的结构示意图； 图3为实施例1得到的镁/铝/钛复合板的力学性能测试图； 图4为实施例2得到的镁/铝/钛复合板的力学性能测试图； 图5为由传统乳制方法和由本专利技术实施例2得到的镁/铝/钛复合板在光学显微镜下复合面形貌对比。【具体实施方式】实施例1 本实施例的乳制方法包括如下步骤: S1)板材退火首先，选取材料: 复合板材料:镁合金AZ31，规格(长X宽X高，下同)200 X 160 X 1.1_;铝合金AA6061，规格200 X 160 X 0.9mm;钛合金 TC4，规格200 X 160X0.4mm； 包覆层材料:铝合金AA6061，上下盖板220 X 180 X 1.1mm，边框220 X 180X2.4mm,边框中部开200 X 160mm的通孔，将上盖板上表面的四个边以及下盖板下表面的四个边进行倒角。然后，对上述材料进行退火，具体为:镁合金板加热至350oC，保温30分钟；铝合金板加热至450oC，保温90分钟;钛合金板加热至500oC，保温60分钟，包覆材料450oC，90分钟。S2)使用角磨机装配钢刷对板材待复合面即镁合金板与铝合金板之间相对的两个表面以及铝合金板与钛合金板相对的两个表面进行打磨处理，打磨后用酒精冲洗，风扇吹干。S3)镁合金板与上盖板之间的接触面以及钛合金板与下盖板之间的接触面上涂抹隔离剂。隔离剂可以防止包覆层材料与复合板的上下表面在乳制过程中复合，并且便于分离乳制成形后的包覆层材料与复合板 S4)将预处理后的板材依次将钛合金板、铝合当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镁/铝/钛复合板包覆轧制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1）板材退火：将作为复合板材料的镁合金板、铝合金板和钛合金板，以及作为包覆层的上、下盖板和边框进行加热、保温和自然冷却；S2）表面处理：对镁合金板、铝合金板和钛合金板之间的待复合面进行打磨；S3）涂抹隔离剂：在上、下盖板与镁合金板、钛合金板之间的接触面上涂抹隔离剂；S4）包覆：把镁合金板、铝合金板、钛合金板依次放入边框内，然后将边框与上、下盖板焊接成一个整体；S5）轧制前预热：将包覆好的板材放入加热炉中加热；S6）轧制：利用轧机对包覆后的材料进行轧制以形成复合板；S7）轧后退火：剥开包覆层，取出被包覆的镁/铝/钛复合板并对其进行退火处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽军，李博新，黄勇博，张健，祝润玉，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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