一种Mg-Ta复合板材及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Mg

【技术实现步骤摘要】
一种Mg
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Ta复合板材及制备方法


[0001]本专利技术涉及金属复合板材的制备，具体涉及一种Mg
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Ta复合板材及制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国航天事业的飞速发展，深空探测能力不断加强。特别是木星作为潜在的人类宜居的星球，环木星轨道及其星表的探测成为未来的深空探测热点之一。但木星探测对于人类提出了更高的挑战，主要在于其表面强大的磁场和环木星轨道的高密度高能粒子，形成了一个强辐射环境，对于探测器的仪器设备的抗高能粒子辐照能力提出了巨大的挑战。国外已经发射的探测器上采取的方法是将敏感器件安装于屏蔽盒内，而屏蔽盒一般采用高原子序数的重金属材料进行制备，虽然采用重金属材料能够满足探测器敏感器件的防辐射要求，但是该方法付出的重量代价也是巨大的，而我国由于短期内运载的能力所限，能够运输的有效载荷的结构质量较小，不可能走国外的木星探测器结构研制的设计和工艺路径，必须基于现有的结构设计、材料、工艺技术进行轻量化的升级改造和大幅度减重。
[0003]由于Mg和Ta的互溶度小，晶格结构迥异，传统的同/异温轧制、累积叠轧和高温轧制等工艺，极易在轧制成形过程中引起材料界面不结合以及材料过早开裂等问题。另外对于太空探测器而言，其需要经历极为严酷的振动、大承载等力学环境，要求Mg/Ta层状复合板的界面结合应具有较高的结合强度（Mg/Ta界面的屈服强度须＞100MPa）才能满足结构在全任务剖面下的最恶劣承载要求，并在长时间的在轨振动情况下界面不开裂、破坏。
[0004]CN112742870A的公开了一种屏蔽型镁钽多层复合板的制备方法，虽然可以实现Mg/Ta复合板材加工制备，但在其工艺中涉及采用真空中高温轧制来避免板材的氧化问题，对轧制设备和轧制环境的要求高，且生产效率不高。同时，在上述专利中采用的镁合金板材，多为传统高温热轧加工制备的基面织构镁合金板材，其塑性变形能力和可轧性能明显不如双峰分离非基面织构镁合金板材。此外，“电流辅助累积叠轧镁／铝层状复合板的微观形貌及力学性能[J]”(彭治力，颜家维，唐靖钊，沈耀，机械工程材料，2019，43(12): 1
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6)研究表明，电流在通过金属时会产生焦耳热，使材料处于热激活变形状态，进而增加复合板材界面的轧制结合力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种Mg
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Ta复合板材及制备方法，其能够制得界面结合良好的Mg
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Ta复合板材，为该类型复合板材的工程应用奠定基础。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种Mg
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Ta复合板材的制备方法，其包括如下步骤：S1，将选定的纯钽板、具有双峰分离非基面织构的AZ系镁合金板按镁合金板、纯钽板、镁合金板的次序叠放及固定，得到轧制坯板；S2，对轧制坯板依次进行轧制、第一次深冷处理、轧辊通电轧制、第二次深冷处理，重复操作直至设定轧制道次，得到中间产品；
S3，对所述中间产品进行热扩散退火处理，得到Mg
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Ta复合板材。
[0007]进一步，S2中的轧制具体为：在轧辊转速为600~1200r/min、轧辊温度为120~200℃的条件下对轧制坯板进行轧制，轧制道次减薄率为45~60%。
[0008]进一步，S2中的轧辊通电轧制具体为：轧制过程中，上、下轧辊分别连通直流电源的正、负极，电流垂直通过板材轧制面，轧辊通电轧制中电流参数设定为：恒定电流为12000~30000A，电压为15~36V，频率为180~300Hz。
[0009]进一步，S2中的轧辊通电轧制的轧辊转速设定为600~1200r/min，每道次压下量为10~30%。
[0010]进一步，，S2中的轧制具体为：第一次深冷处理时间和第二次深冷处理时间独自为120~360min。
[0011]进一步，S3中热扩散退火处理具体为：在温度为400~470℃的条件下对中间产品进行保温处理，保温时间为0.5~5.0h，保压压强为0.05~0.1MPa，空冷至室温。
[0012]进一步，第一次深冷处理和第二次深冷处理均在液氮中进行。
[0013]一种本专利技术所述的Mg
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Ta复合板材的制备方法制得的Mg
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Ta复合板材。
[0014]本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用具有双峰分离非基面织构的AZ系镁合金板材代替传统基面织构板材，与纯钽板按设定次序堆叠固定，在温度为120~200℃的中低温条件下可实现单道次大变形量（45%~60%）累积叠轧，有效避免了中高温轧制的板材氧化问题，以及常规基面织构镁合金板材低温轧制条件下容易开裂的问题。
[0015]2、本专利技术先进行大变形量的中低温累积叠轧以实现板材界面间的机械结合，随后利用中小变形量的轧辊通电轧制，使材料在电致塑性与电流局部加热效应的交互作用下完成轧制复合，促进复合板材界面之间机械结合向冶金结合的转变。
[0016]3、本专利技术在轧制后进行第一次深冷处理，在轧辊通电轧制进行第二次深冷处理，深冷处理不仅释放了变形板材内部残余应力，还有效保障了后续大变形量中低温累积叠轧变形的顺利进行。相较于传统低温退火处理，深冷处理能够避免板材加热及保温过程中可能出现的板材氧化问题及能源消耗。
[0017]4、本专利技术通过将板材浸入液氮进行深冷处理，涉及使用的液氮是制氧工业的副产品，价格低廉，原料来源广，节约能源，容易存储和运输、化学性能稳定、无毒无污染，成本极其低廉。
附图说明
[0018]图1是本专利技术所述Mg
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Ta复合板材的制备方法流程图。
具体实施方式
[0019]以下将参照附图和优选实施例来说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。
[0020]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0021]实施例一，参见图1，所示的Mg
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Ta复合板材的制备方法，其包括如下步骤：S1，原料准备，包括初始厚度为1.5mm、纯度为99.95%的纯钽板和初始厚度为1.5mm的具有双峰分离非基面织构的AZ31镁合金板，所述纯钽板和具有双峰分离非基面织构的AZ31镁合金板都为退火态，保证原始板材都处于完全退火状态，进而具有良好的轧制变形能力。AZ31镁合金板材的化学成分应符合国家标准GB/T5153
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2016中的规定。将选定的纯钽板和具有双峰分离非基面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mg
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Ta复合板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将选定的纯钽板、具有双峰分离非基面织构的AZ系镁合金板按镁合金板、纯钽板、镁合金板的次序叠放及固定，得到轧制坯板；S2，对轧制坯板依次进行轧制、第一次深冷处理、轧辊通电轧制、第二次深冷处理，重复操作直至设定轧制道次，得到中间产品；S3，对所述中间产品进行热扩散退火处理，得到Mg
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Ta复合板材。2.根据权利要求1所述的Mg
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Ta复合板材的制备方法，其特征在于，S2中的轧制具体为：在轧辊转速为600~1200r/min、轧辊温度为120~200℃的条件下对轧制坯板进行轧制，轧制道次减薄率为45~60%。3.根据权利要求1或2所述的Mg
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Ta复合板材的制备方法，其特征在于，S2中的轧辊通电轧制具体为：轧制过程中，上、下轧辊分别连通直流电源的正、负极，电流垂直通过板材轧制面，轧辊通电轧制中电流参数设定为：恒定电流为12000~30000A，电压为15~36V，频率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡励，苗天虎，韩修柱，周涛，吴泽威，李明骜，时来鑫，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：