一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法技术

一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法。本发明专利技术涉及一种增强异质金属复合板连接强度的方法。本发明专利技术是为了解决目前异质金属复合板材轧制过程中，强度和塑性变形能力不同的板材变形不协调，进而造成复合板成形过程中异质金属板材错位、变形不均、开裂、焊合率低以及产生波浪纹等问题。方法：一、在板材表面加工出具有一定排布规律的预制孔和槽；二、清洗异质板材表面；三、板材轧制；四、后续热处理，去除残余应力。本发明专利技术用于提高异质金属复合板轧制变形协同性。

A Method to Improve Rolling Deformation Synergy of Heterogeneous Metal Clad Plates by Self-riveting Configuration Arrangement

【技术实现步骤摘要】
一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法
本专利技术涉及一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法。
技术介绍
随着航空航天、舰船和国防军工等领域的不断发展，结构轻量化要求不断提高，而且对金属结构材料综合性能的要求也日益增长。不仅要求金属结构材料轻质、高强，还要求高刚度、耐蚀和消震等全面高性能化。单一的金属或合金很难满足如此苛刻的要求，金属复合板是解决此问题的重要途径。譬如钛合金具有比强度高、比刚度高和耐腐蚀的优点，镁合金具有轻质、消震、价格低廉的优点，Ti/Mg复合可以同时发挥两种合金的优势，满足航天领域骨架类构件高强轻质需求，或者潜艇壳体耐蚀、轻质和消震的需求。但是由于钛、镁物理、化学和力学性能上的巨大差异，使得其轧制成形时钛镁变形不均匀，难以协同变形，易产生异质金属板材错位、减薄不均匀、波浪纹、开裂以及焊合率低等问题。本专利提出通过自铆接构型排布，来调控相对软质金属的轧制流动行为，提高两种异质金属的变形协同性，提高复合板材的成形质量。
技术实现思路
本专利技术是为了解决目前异质金属复合板材轧制过程中，强度和塑性变形能力不同的板材变形不协调，进而造成复合板成形过程中异质金属板材错位、变形不均、开裂、焊合率低以及产生波浪纹等问题，而提供一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法。本专利技术一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法按以下步骤进行：一、预制孔的制备：准备两种合金板材，两种合金板材分别记为合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ，且合金板材Ⅰ的硬度大于合金板材Ⅱ；在合金板材Ⅰ的一面加工出特定排布的预制孔；二、表面清理：采用机械抛光的方式对合金板材Ⅰ加工有若干个预制孔的一侧进行均匀抛光，并依次采用酒精和丙酮进行清理；三、热轧成形：将合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ对齐并固定好，然后放到保温炉中在温度为合金板材Ⅱ的再结晶温度以上保温10～30min，待板材温度均匀后在热轧机上进行轧制，轧制量为40～80％，轧制道次为1次，得到轧制复合板；四、后续热处理：将轧制复合板放到热处理炉中进行退火处理，退火后冷却至室温，得到异质金属复合板。本专利技术的有益效果：本专利技术通过预制孔的分布来提高异质合金复合板轧制过程中的变形均匀性和协调性，获得变形量和厚度均匀、界面结合良好、质量优异的复合板材。以Al/Mg异质金属复合板为例，在硬质的Al板一侧预制一定排布的预制孔，用来改变轧制过程中Mg的流动方向。其主要原理是轧制过程中Mg板中心部位受轧辊压力较大，且受到两侧金属的限制，所以Mg主要沿轧制方向流动，在轧制方向上变形量大，伸长较长。而两侧变形较小，且可以向外侧流动，伸长较短，从而造成轧制方向尖端形成了一个突出的弧形。同时由于轧制过程中两种板材变形不协调，当Mg板局部变形较大时可能会造成Mg板扭曲，造成轧制板材错位，严重降低复合板材质量。当轧制量较大时，Mg板减薄量较大，在轧制过程中Mg板因局部变形不均匀造成剪裂，形成波浪纹，严重影响复合板材质量。所以本专利在Al板中心部位布置较为密集的预制孔，在两侧布置较为稀疏的孔，轧制过程中板材芯部的一部分Mg将填充到预制孔中，并通过条状预制孔向两侧流动，使得Mg板芯部和两侧金属以及与Al板的变形更加协调，避免板材错位、变形不均匀以及波浪纹等缺陷的产生，从而提高复合板材的质量。即通过合理的预制孔排布设计可以提高异质合金板材变形协同性，获得性能优异的异质金属复合板。附图说明图1为实施例一中的Al合金板预制孔排布照片；图2为实施例二中的Al合金板预制孔排布照片；图3为实施例三中的Al合金板预制孔排布照片；图4为实施例四中的Al合金板预制孔排布示意图；图5为实施例五中的Al合金板预制孔排布示意图；图6为实施例六中的Al合金板预制孔排布示意图；图7为实施例三中的Al合金板预制孔排布示意图；图8为未加工预制孔的Mg合金/Al合金轧制复合板的热轧成形效果照片；图9为按实施例一的预制孔排布加工的Mg合金/Al合金轧制复合板的热轧成形效果照片；图10为按实施例二的预制孔排布加工的Mg合金/Al合金轧制复合板与采用实施例二所述方式加工的不含有预制孔的Mg合金/Al合金轧制复合板的热轧成形效果对比照片。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法按以下步骤进行：一、预制孔的制备：准备两种合金板材，两种合金板材分别记为合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ，且合金板材Ⅰ的硬度大于合金板材Ⅱ；在合金板材Ⅰ的一面加工出特定排布的预制孔；二、表面清理：采用机械抛光的方式对合金板材Ⅰ加工有若干个预制孔的一侧进行均匀抛光，并依次采用酒精和丙酮进行清理；三、热轧成形：将合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ对齐并固定好，然后放到保温炉中在温度为合金板材Ⅱ的再结晶温度以上保温10～30min，待板材温度均匀后在热轧机上进行轧制，轧制量为40～80％，轧制道次为1次，得到轧制复合板；四、后续热处理：将轧制复合板放到热处理炉中进行退火处理，退火后冷却至室温，得到异质金属复合板。本实施方式中当所选两种合金板材的硬度相同时，可以在任意一块板材上加工预制孔。本实施方式步骤二中机械抛光是为了去除表面氧化皮，采用酒精和丙酮清洗是为了去除合金表面的油渍、Mg屑等脏物。本实施方式步骤四进行退火处理的目的是去除残余应力。本实施方式步骤三中热轧成形时当所选两种合金板材的冶金结合度不满足实际需要时在两种合金板材中间增加中间层。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述合金板材Ⅰ为钛合金板材、铝合金板材、镁合金板材或钢板材，所述合金板材Ⅱ为钛合金板材、铝合金板材、镁合金板材或钢板材。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述合金板材Ⅰ为铝合金板材，所述合金板材Ⅱ为镁合金板材。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述合金板材Ⅰ为钛合金板材，所述合金板材Ⅱ为镁合金板材。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述合金板材Ⅰ为钛合金板材，所述合金板材Ⅱ为铝合金板材。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中所述特定排布的预制孔由四排预制孔组成，单排预制孔由若干长条孔组成；第二排预制孔与第三排预制孔沿合金板材Ⅰ的长度方向横向设置，所述第一排预制孔与第四排预制孔分别倾斜对称设置在第二排预制孔与第三排预制孔的两侧，所述第一排预制孔端部到第二排预制孔的距离大于第二排预制孔与第三排预制孔的间距。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一中所述特定排布的预制孔由四排预制孔组成，单排预制孔由若干长条孔组成；四排预制孔沿合金板材Ⅰ的长度方向横向设置，所述第一排预制孔与第二排预制孔的间距和第三排预制孔与第四排预制孔的间距相同，且第一排预制孔与第二排预制孔的间距大于第二排预制孔与第三排预制孔的间距。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法，其特征在于通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法按以下步骤进行：一、预制孔的制备：准备两种合金板材，两种合金板材分别记为合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ，且合金板材Ⅰ的硬度大于合金板材Ⅱ；在合金板材Ⅰ的一面加工出特定排布的预制孔；二、表面清理：采用机械抛光的方式对合金板材Ⅰ加工有若干个预制孔的一侧进行均匀抛光，并依次采用酒精和丙酮进行清理；三、热轧成形：将合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ对齐并固定好，然后放到保温炉中在温度为合金板材Ⅱ的再结晶温度以上保温10～30min，待板材温度均匀后在热轧机上进行轧制，轧制量为40～80％，轧制道次为1次，得到轧制复合板；四、后续热处理：将轧制复合板放到热处理炉中进行退火处理，退火后冷却至室温，得到异质金属复合板。

【技术特征摘要】
1.一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法，其特征在于通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法按以下步骤进行：一、预制孔的制备：准备两种合金板材，两种合金板材分别记为合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ，且合金板材Ⅰ的硬度大于合金板材Ⅱ；在合金板材Ⅰ的一面加工出特定排布的预制孔；二、表面清理：采用机械抛光的方式对合金板材Ⅰ加工有若干个预制孔的一侧进行均匀抛光，并依次采用酒精和丙酮进行清理；三、热轧成形：将合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ对齐并固定好，然后放到保温炉中在温度为合金板材Ⅱ的再结晶温度以上保温10～30min，待板材温度均匀后在热轧机上进行轧制，轧制量为40～80％，轧制道次为1次，得到轧制复合板；四、后续热处理：将轧制复合板放到热处理炉中进行退火处理，退火后冷却至室温，得到异质金属复合板。2.根据权利要求1所述的一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法，其特征在于所述合金板材Ⅰ为钛合金板材、铝合金板材、镁合金板材或钢板材，所述合金板材Ⅱ为钛合金板材、铝合金板材、镁合金板材或钢板材。3.根据权利要求1所述的一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法，其特征在于步骤一中所述合金板材Ⅰ为铝合金板材，所述合金板材Ⅱ为镁合金板材。4.根据权利要求1所述的一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法，其特征在于步骤一中所述特定排布的预制孔由四排预制孔组成，单排预制孔由若干长条孔组成；第二排预制孔与第三排预制孔沿合金板材Ⅰ的长度方向横向设置，所述第一排预制孔与第四排预制孔分别倾斜对称设置在第二排预制孔与第三排预制孔的两侧，所述第一排预制孔端部到第二排预制孔的距离大于第二排预制孔与第三排预制孔的间距。5.根据权利要求1所述的一种通过自铆接构型排布提高异质金属复合板轧制变形协同性的方法，其特征在于步骤一中所述特定排布的预制孔由四排预制孔组成，单排预制孔由若干长条孔组成；...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵斌，宗影影，唐伟，单德彬，郭斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23