Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法，包括如下步骤：1）对铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料进行均匀化处理；2）在铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网上相对应的位置开槽；3）将铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料去除表面的氧化层，并进行表面打毛处理，然后用超声波清洗机加无水乙醇清洗并吹干，防止复合材料界面结合处有杂质；4）将坯料按铝合金或纯铝坯料、横向铜网、镁合金坯料、横向铜网、铝合金或纯铝坯料的顺序堆叠在一起，并在堆叠在一起的坯料槽中插入纵向铜网，形成组合坯料；5）冷轧；6）热轧；7）叠轧。本发明专利技术既可以提高镁铝复合板的界面结合强度，也能增加材料的抗冲击韧性，从而提高复合材料的综合力学性能。

Preparation of Al/Cu/Mg Composite Plate by Rolling

The invention discloses an Al/Cu/Mg composite plate rolling preparation method, which comprises the following steps: 1) homogenizing the aluminum alloy or pure aluminum billet and magnesium alloy billet; 2) grooving in the corresponding position of aluminum alloy or pure aluminum billet, magnesium alloy billet and transverse copper net; 3) removing the oxide layer on the surface of aluminum alloy or pure aluminum billet and magnesium alloy billet, and surface beating. Roughness is treated, and then cleaned and dried with absolute ethanol in an ultrasonic cleaner to prevent impurities at the interface of composite materials; 4) Billets are stacked together in the order of aluminium alloy or pure aluminium billets, transverse copper mesh, magnesium alloy billets, transverse copper mesh, aluminium alloy or pure aluminium billets, and longitudinal copper mesh is inserted into the stacked billet trough to form composite billets; 5) Cold rolling; 6) Hot rolling; 7) Overlap rolling. The invention can not only improve the interface bonding strength of the magnesium-aluminum composite plate, but also increase the impact toughness of the material, thereby improving the comprehensive mechanical properties of the composite material.

【技术实现步骤摘要】
Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法
本专利技术属于复合材料生产
，具体是涉及一种Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法。
技术介绍
镁及镁合金具有密度小（约1.7g/cm3），是目前金属结构材料中最轻的材料，但是其耐蚀性差。铝合金以及纯铝的抗腐蚀性能好。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。Al/Mg/Al叠层复合材料兼具了两种合金的优异性能，既弥补了镁合金耐蚀性差的缺点又达到了铝合金或纯铝坯料轻量化的效果，具有广阔的应用前景。镁铝在420℃左右的复合轧制变形中，叠层复合板界面结合处会出现脆性的Mg17Al12相和Mg3Al2相组成的扩散层，降低复合材料的界面结合性能以及抗冲击性能等，因此形成牢固的结合界面是实现金属复合轧制的关键。近年来对金属叠层复合材料的研究，主要是集中在如何提高金属叠层复合材料界面的结合性能方面，如选择合适的表面预处理、轧制温度、压下率、轧制速度及轧制后热处理工艺等，有关在镁铝板材的界面结合处增加一种中间物质进行轧制制备复合材料，使其增强界面结合的能力，达到提高复合材料的综合力学性能的研究鲜有报道。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种既能够增强镁铝复合板材的界面结合强度，又能够提高板材的抗冲击性能的Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法，从而综合提高复合材料的力学性能。本专利技术采用的技术方案是：一种Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法，包括如下步骤：1）将铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料放入热处理炉中进行均匀化处理；2）在铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网上相对应的位置开槽；使得铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网堆叠后，铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网上的槽能够重合；3）将铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料去除表面的氧化层，并对铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料打毛；所用坯料用超声波清洗机加无水乙醇进行清洗，然后使用风扇或吹风机对洗过的板面进行干燥处理，防止界面结合处有杂质；4）将坯料按铝合金或纯铝坯料、横向铜网、镁合金坯料、横向铜网、铝合金或纯铝坯料的顺序堆叠在一起，并在堆叠在一起的坯料槽中插入纵向铜网，形成组合坯料；然后用锡箔纸将板块包严；5）将步骤4得到的物料置于轧机冷轧，轧机轧辊的转速为10-40r/min，压下量为10％～15％；6）冷轧后的复合板材重新用锡箔纸包严，在真空或具有还原性保护气体的条件下，加热至350℃～500℃，保温时间20～60min，使复合板材受热均匀，进行压下量为50％～65％的热轧变形，空冷至室温；7）叠轧，叠轧具体操作如下：将步骤6）得到的复合板材去除表面的氧化层，并将复合板材表面打毛，再用无水乙醇进行冲洗吹干；将两块复合板材叠放在一起，并进行端部铆接固定；并用锡箔纸包严，在真空或具有还原性保护的条件下，加热温度至350℃～500℃，保温时间为20～60min，使复合板材受热均匀，进行压下量为45％～55％的轧制变形；将该步骤新得到的复合板材替代步骤6）得到的复合板材，多次重复复合板材的叠轧。上述的Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法中，步骤1）中铝合金或纯铝坯料坯料均匀化处理的温度为465℃～485℃，时间12～24h，然后水冷至室温；镁合金坯料均匀化处理温度为350℃～450℃，时间为12～18h，然后水冷至室温。上述的Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法中，步骤1）中铝合金坯料采用AA5052或AA6061系列铝合金板中的一种制成，纯铝坯料采用AA1060系列铝板中的一种制成；所述铝合金或纯铝坯料板的厚度为1～4mm；镁合金坯料采用AZ31、AZ61或AZ80系列镁合金板中的一种制成；所述镁合金板的厚度为1～4mm。上述的Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法中，步骤2）中铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料或横向铜网所开的槽从铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料或横向铜网上表面贯通下表面，槽与水平方向呈一定角度。上述的Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法中，所述的横向铜网和纵向铜网选用紫铜网，丝直径为0.05～0.5mm，孔直径/边长为0.5～6mm，孔的结构形状为圆形或多边形；纵向铜网等间距设置，相邻的纵向铜网之间的距离为5～30mm。上述的Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法中，步骤3）中将铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料采用砂纸打磨去除表面的氧化层；使用钢丝刷子机进行铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料的表面进行打毛处理，使其表面具有均匀分布的针尖状小坑。上述的Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法中，步骤7）中将复合板材表面采用砂纸打磨去除氧化层；使用钢丝刷子机进行复合板的表面打毛处理，使其表面具有均匀分布的针尖状小坑。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料的界面结合处增加横向铜网堆叠在一起，并在堆叠坯料的纵向增加纵向铜网，形成组合坯料，轧制变形后使得复合板材界面处的铜网在铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料之间相互结合，互相交缠，交叉粘结在一起，极大增加了界面结合处的表面积，这种方式使复合板材达到了铝合金或纯铝轻量化效果，增强了镁合金的耐腐蚀能力，并且提高了镁铝复合板材的界面结合强度，叠轧使复合材料具有多层三维空间网状结构，增加了材料的抗冲击性能，使其达到吸能的效果，从而提高了复合材料的综合力学性能。附图说明图1是本专利技术的流程图。图2是本专利技术叠轧前的复合板材的主视图。图3是本专利技术叠轧前的复合板材的俯视图。图4是轧制变形区与铝/铜/镁复合板材结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1一种Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法，包括如下步骤：（1）选用纯铝坯料（采用AA1060系列铝板中的一种制成）1、镁合金坯料(采用AZ80系列镁合金板中的一种制成)2尺寸规格为60mm×20mm×2mm，横向铜网（紫铜网）3的尺寸规格为60mm×20mm，纵向铜网（紫铜网）4的尺寸规格为20mm×6.4mm，丝直径都为0.2mm，孔的结构形状正方形，孔边长为3mm。（2）均匀化热处理：将纯铝坯料1放入热处理炉中，在475℃均匀化处理18h，然后将其取出放入25℃的纯净水中进行水冷至室温；将镁合金坯料2放入热处理炉中，在400℃均匀化处理15h，然后将其取出放入25℃的纯净水中进行水冷至室温。（3）坯料处理：在纯铝坯料1、镁合金坯料2和横向铜网3上相对应的位置开槽，槽间间距为15mm,槽与水平方向呈一定45°，所开槽在纯铝坯料1、镁合金坯料2和横向铜网3平面上的尺寸规格为20mm×0.2mm，槽从上表面贯通到下表面，使得纯铝坯料1、镁合金坯料2和横向铜网3堆叠后槽可以重合，方便纵向铜网4的放置。（4）坯料表面处理：采用砂纸打磨的方法去除纯铝坯料1、镁合金坯料2表面的氧化皮，使用钢丝刷子机进行纯铝坯料1、镁合金坯料2的表面打毛处理，使其表面具有均匀分布的针尖状小坑；并用超声波清洗机加入无水乙醇进行清洗，用吹风机吹干，防止界面结合处有杂质。（5）复合材料的叠放：将坯料按纯铝坯料1、横向铜网3、镁合金坯料2、横向铜网3、纯铝坯料1的顺序堆叠在一起，并在堆叠在一起的坯料槽中插入纵向铜网4；然后用锡箔纸将板块包严。（6）冷轧：将步骤（5）得到的物料置于轧机冷轧，轧机轧辊的转速为25r/min，压下量为13％。（7）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法，包括如下步骤：1）将铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料放入热处理炉中进行均匀化处理；2）在铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网上相对应的位置开槽；使得铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网堆叠后，铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网上的槽能够重合；3）将铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料去除表面的氧化层，并对铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料表面打毛；所用坯料用超声波清洗机加无水乙醇清洗，然后使用风扇或吹风机对洗过的坯料进行干燥处理，防止界面结合处有杂质；4）将坯料按铝合金或纯铝坯料、横向铜网、镁合金坯料、横向铜网、铝合金或纯铝坯料的顺序堆叠在一起，并在堆叠在一起的坯料槽中插入纵向铜网，形成组合坯料；然后用锡箔纸将复合坯料包严；5）将步骤4得到的物料置于轧机冷轧，轧机轧辊的转速为10‑40r/min，压下量为10％～15％；6）冷轧后的复合板材重新用锡箔纸包严，在真空或具有还原性保护气体的条件下，加热至350℃～500℃，保温时间为20～60min，使复合板材受热均匀，进行压下量为50％～65％的热轧变形，空冷至室温；7）叠轧，叠轧具体操作如下：将步骤6）得到的复合板材去除表面的氧化层，并将复合板材表面打毛，再用无水乙醇冲洗并吹干；将两块复合板材叠放在一起，并进行端部铆接固定；用锡箔纸包严，在真空或具有还原性保护的条件下，加热温度至350℃～500℃，保温时间为20～60min，使复合板材受热均匀，进行压下量为45％～55％的轧制变形；将该步骤新得到的复合板材替代步骤6）得到的复合板材，多次重复复合板材的叠轧。...

【技术特征摘要】
1.一种Al/Cu/Mg复合板材轧制制备方法，包括如下步骤：1）将铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料放入热处理炉中进行均匀化处理；2）在铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网上相对应的位置开槽；使得铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网堆叠后，铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料和横向铜网上的槽能够重合；3）将铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料去除表面的氧化层，并对铝合金或纯铝坯料、镁合金坯料表面打毛；所用坯料用超声波清洗机加无水乙醇清洗，然后使用风扇或吹风机对洗过的坯料进行干燥处理，防止界面结合处有杂质；4）将坯料按铝合金或纯铝坯料、横向铜网、镁合金坯料、横向铜网、铝合金或纯铝坯料的顺序堆叠在一起，并在堆叠在一起的坯料槽中插入纵向铜网，形成组合坯料；然后用锡箔纸将复合坯料包严；5）将步骤4得到的物料置于轧机冷轧，轧机轧辊的转速为10-40r/min，压下量为10％～15％；6）冷轧后的复合板材重新用锡箔纸包严，在真空或具有还原性保护气体的条件下，加热至350℃～500℃，保温时间为20～60min，使复合板材受热均匀，进行压下量为50％～65％的热轧变形，空冷至室温；7）叠轧，叠轧具体操作如下：将步骤6）得到的复合板材去除表面的氧化层，并将复合板材表面打毛，再用无水乙醇冲洗并吹干；将两块复合板材叠放在一起，并进行端部铆接固定；用锡箔纸包严，在真空或具有还原性保护的条件下，加热温度至350℃～500℃，保温时间为20～60min，使复合板材受热均匀，进行压下量为45％～55％的轧制变形；将该步骤新得到的复合板材替代步骤6）得到的复合板材，多次重复复合板材的叠轧。2.根据权利要求1所述的Al/Cu/Mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢立伟，项瑶，盛坤，刘晓烨，马旻，吴志强，蔡志华，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43