一种非对称变形加工制备镁基复合板的方法和镁基复合板技术

本发明专利技术属于金属材料及塑性加工技术领域，具体涉及一种非对称变形加工制备镁基复合板的方法和镁基复合板，该方法包括：(1)将镁板、铝板分别进行不同温度的保温处理，使得镁板的温度高于铝板的温度且两者温差为160

【技术实现步骤摘要】
一种非对称变形加工制备镁基复合板的方法和镁基复合板


[0001]本专利技术属于金属材料及塑性加工
，具体涉及一种非对称变形加工制备镁基复合板的方法和镁基复合板。

技术介绍

[0002]镁合金是最具应用潜力的轻量化材料，资源极为丰富，比强度高，环境友好，而且还具有良好的阻尼性能、电磁屏蔽性能、生物相容性等，已在汽车、轨道交通、电子信息、通用工具、航空航天、国防军工等领域得到规模应用，产生了很好的轻量化效果和显著的节能减排效应，展现出广阔的发展与应用前景。
[0003]由于镁合金具有密排六方晶体结构，室温可动滑移系少，塑性成形能力较差，因此变形镁合金在镁合金应用产品种类中的占比较低，目前应用的镁合金产品主要是铸造镁合金。
[0004]变形镁合金在室温或300℃以下塑性成形时柱面和<c+a>锥面滑移难以启动。因此，变形镁合金在室温或300℃以下塑性加工时，形成很强的基面织构，成形性很差，导致其多向变形困难，进一步二次塑性加工难度很大，需要多次加热和退火，从而导致加工工序长，成品率低，综合成本高。同时，现有塑性加工主要是采用对称轧制或挤压工艺，在逐渐减薄过程中的基面织构越来越强，使变形镁合金的后续塑性加工成形性能显著恶化。
[0005]为了改善变形镁合金的塑性成形能力，学者们也进行了大量的研究。比如，CN109940094A公开了一种梯度应变调控镁合金板材成形性的模具及方法，通过设计具有一定角度的压缩垫片以实现镁合金板材梯度应变，进而调控镁合金板材织构取向，弱化织构，提高镁合金板材的成形性。 CN106890851A公开了一种调控镁基复合板织构的轧制方法，通过设计两块基材结合面为曲面结构以实现弱化镁合金组元的织构，提升板材后续轧制成形能力。CN109570233A公开了一种弱化镁合金板材织构的周期性非均匀轧制方法，初始坯料先后通过波纹轧辊一次成形和平轧辊二次成形，进而细化镁合金晶粒和弱化织构，提高板材成形性能。
[0006]但是，通过模具改造或基材表面曲面加工或波纹辊轧制等现有方式来弱化织构的方法所得复合板的断裂延伸率和界面结合强度有待进一步提高，且存在操作复杂，成本高，加工效率低的问题，且难以用于较大宽幅尺寸或厚度较小的板材。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述现有方式所得复合板的断裂延伸率和界面结合强度有待进一步提高，且工艺复杂、成本高和效率低的缺陷，提供一种非对称变形加工制备镁基复合板的方法和镁基复合板，该方法具有制备工艺简单，无须对设备表面进行加工改造，成本低和效率高等优势，且兼具良好的断裂延伸率和界面结合强度以及界面结合强度，能够有效弱化镁板的基面织构，适用范围广。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面，提供了一种非对称变形加工制备镁基复合
板的方法，包括以下步骤：
[0009](1)将镁板、铝板分别进行不同温度的保温处理，使得镁板的温度高于铝板的温度且两者温差为160
‑
200℃；
[0010](2)将步骤(1)得到的镁板、铝板以铝/镁/铝顺序叠放固定，然后进行单道次轧制成形；
[0011](3)将所述单道次轧制成形得到的复合板在150
‑
300℃下进行退火处理，最终获得镁基复合板。
[0012]在一些优选实施方式中，步骤(1)中，所述镁板的保温处理的温度为350
‑
500℃，所述铝板的保温处理的温度为180
‑
290℃。
[0013]更优选地，步骤(1)中，所述镁板的保温处理的时间为10
‑
60min，所述铝板的保温处理的时间为5
‑
30min。
[0014]在一些优选实施方式中，步骤(1)中，所述铝板和镁板的厚度比为 1:10
‑
3:1，所述镁板的宽度和长度均为铝板的30
‑
80％。
[0015]在一些优选实施方式中，步骤(2)中，所述单道次轧制成形中，控制上轧辊和下轧辊的辊径比为1.5
‑
5:1，辊速比为1.2
‑
3:1。
[0016]在一些优选实施方式中，所述单道次轧制成形中，控制单道次轧制变形量为55
‑
85％。
[0017]在一些优选实施方式中，步骤(3)中，所述退火处理的过程包括：在180
‑
280℃下保温30
‑
240min。
[0018]在一些实施方式中，步骤(1)中，所述镁板为变形镁合金，所述铝板为铝合金。
[0019]第二方面，提供一种镁基复合板，其包括依次叠加设置且进行冶金结合的铝板
‑
镁板
‑
铝板，所述铝板
‑
镁板
‑
铝板的界面扩散层厚度≤10μm，界面结合强度在56MPa以上；所述镁基复合板中镁板的基面织构强度为 9
‑
19，室温下所述镁基复合板的断裂延伸率在16％以上。
[0020]优选地，所述铝板
‑
镁板
‑
铝板的界面扩散层厚度≤6μm，界面结合强度60MPa以上；所述镁基复合板中镁板的基面织构强度为9
‑
13，室温下所述镁基复合板的断裂延伸率在20％以上。
[0021]优选地，所述镁基复合板通过前述第一方面所述的方法制备得到。
[0022]本专利技术通过上述技术方案，一方面，使得镁板和铝板的保温温差在上述特定适宜范围，能够促使镁板和铝板界面处形成一定范围的温度场，减少镁板和铝板间的变形抗力差异，使得镁板和铝板在各自的温度范围内获得相似的塑性变形量，从而实现两种板材在特定铝/镁/铝叠加顺序的轧制过程中的协同变形，弱化镁基复合板的基面织构，改善镁基复合板的塑性成形能力。而在相同条件下，如果温差小于160℃，会导致两者间的塑性变形能力差异较大，难以实现轧制过程中的协同变形；如果温差大于200℃，会导致复合板在轧制过程中层与层间发生剥离，难以实现镁板和铝板间的复合。另一方面，同时配合采用单道次轧制和退火处理，有利于缩短工艺流程，且有利于细化复合板的晶粒尺寸，改善复合板的力学性能，且有效抑制镁
‑
铝金属间化合物的形成，提高界面结合强度，解决现有制备方法存在工艺复杂、成本高和效率低的问题。
[0023]在本专利技术优选辊径和辊速的方案中，控制适宜的辊径比、辊速比，能够保证在层与
层间良好复合的情况下，厚度方向产生较大的梯度应变和剪切应变，有利于弱化镁板的基面织构，有助于提升复合板在室温的塑性变形能力。而在相同条件下，若辊径比和辊速比过大，使轧制过程中镁板和铝板难以协同变形导致复合过程中严重错位，难以实现层与层之间的复合；过小，会导致非对称变形效果不明显，厚度方向梯度应变和剪切应变较小，难以有效弱化镁板基面织构，导致复合板塑性变形能力较差。
具体实施方式
[0024]在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称变形加工制备镁基复合板的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将镁板、铝板分别进行不同温度的保温处理，使得镁板的温度高于铝板的温度且两者温差为160
‑
200℃；(2)将步骤(1)得到的镁板、铝板以铝/镁/铝顺序叠放固定，然后进行单道次轧制成形；(3)将所述单道次轧制成形得到的复合板在150
‑
300℃下进行退火处理，最终获得镁基复合板。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述镁板的保温处理的温度为350
‑
500℃，所述铝板的保温处理的温度为180
‑
290℃。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述镁板的保温处理的时间为10
‑
60min，所述铝板的保温处理的时间为5
‑
30min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铝板和镁板的厚度比为1:10
‑
3:1，和/或，所述镁板的宽度和长度均为铝板的30
‑
80％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述单道次轧制成形中，控制上轧辊和下轧辊的辊径比为1.5
‑
5:1，辊速比为1.2
‑
3:1；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯波，冯晓伟，何佳珍，郑开宏，王娟，潘复生，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：