【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金复合材料领域，尤其是涉及一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法及其制得的复合材料。
技术介绍
1、钛合金具有抗腐蚀性能好、耐热性能好、机械性能好等优点。铝合金密度小，仅有铁的1/3，且具有的熔点低，塑造性高，易于加工。将铝钛合金通过层状结合的方式，可以得到同时具有优异的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能的材料，该材料持久强度和断裂韧性等性能都得到改善。
2、目前，钛/铝复合板的制备方法主为热轧复合法和爆炸复合法。这两种复合方法均有一定的局限性。其一、爆炸复合法只适用于厚板板材生产，且板型和表面质量难以控制，不能进行连续生产，生产效率低下；其二、传统的热轧复合，在复合前需预先对组元层焊接拼合，由于有焊缝的存在，导致焊缝附近的结合强度差。
3、因此，开发一种能够在提高ti-al-ti多层层状复合材料的界面结合强度的同时，实现板形和表面质量可控，并且能够连续批量生产的ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法具有重要的研究意义。
技术实现思路
1、为了获得一种界面结合强度高、板形和表面质量可控、能够连续批量生产的ti-al-ti多层层状复合材料，本申请提供一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法及其制得的复合材料。
2、本申请提供的一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法采用如下的技术方案：
3、一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、表面预处理：对钛组元层和铝组元层进行
5、热轧复合：对表面处理后的组元层分别连续在线加热进行热轧复合，进入复合轧辊前，铝组元层的加热温度控制在250-460℃，钛组元层的加热温度控制在480-800℃；热轧复合时，钛组元层与铝组元层的轧制速度控制在1.5-4.0m/min，钛组元层与铝组元层的轧制变形量为55-70%，得到ti-al-ti复合坯料；
6、扩散退火：在惰性气氛下对ti-al-ti复合坯料进行扩散退火处理；
7、轧制处理：对扩散退火后的ti-al-ti复合坯料进行轧制，得到ti-al-ti多层层状复合材料。
8、对于钛组元层与铝组元层的选取，其中，钛组元层选用满足国家标准 gb/t26723-2011中的钛带卷，铝组元层选用满足国家标准gb/t 3880.1-2012中的铝带卷。
9、本申请中ti-al-ti多层层状复合材料由钛组元层与铝组元层依次经表面预处理、热轧复合、扩散退火以及轧制处理步骤制得。
10、其中，表面预处理步骤能够去除各组元层表面的杂质，有利于不同组元层之间的牢固结合。
11、热轧复合步骤为本申请最关键的步骤，与现有钛组元层、铝组元层采用整体加热的方式不同，本申请中钛组元层的加热温度为480-800℃，铝组元层的加热温度为250-460℃，即本申请中，钛组元层与铝组元层采用分别加热的方式进行加热，从而能够实现钛组元层、铝组元层不同温度的控制。其中，本申请钛组元层与铝组元层在上述温度范围内进行异温轧制复合，并控制钛组元层与铝组元层的轧制速度和轧制变形量在上述范围内时，能够使得钛组元层与铝组元层在轧制变形时更加协调，钛组元层在连续轧制过程中更容易变形而不发生开裂，有利于得到能够连续批量生产，且板形好、成材率高、界面结合强度高、抗弯折性好的ti-al-ti多层层状复合材料。主要原因是：钛组元层的加热温度为480-800℃，铝组元层的加热温度为250-460℃，合金分子活性高，容易形成共价键，具有良好结合性，延展性和加工性。但是，当钛组元层的加热温度低于480℃或铝组元层的加热温度低于250℃时，合金分子活性不足，结合面分子结合强度低，结合强度不足；当钛组元层的加热温度高于800℃或铝组元层的加热温度高于460℃时，合金加工性能差，不适合连续轧制。
12、扩散退火步骤通过对ti-al-ti复合坯料进行加热处理，能够进一步增强结合面分子键结合力，有利于提高ti-al-ti复合坯料的界面结合强度。
13、轧制处理主要是对扩散退火处理后的ti-al-ti复合坯料进行连续变形，以得到不同厚度规格的ti-al-ti多层层状复合材料。
14、优选的，所述热轧复合步骤中，钛组元层与铝组元层的轧制速度之比为0.8-1.2。
15、本申请在对各组元层的加热温度、轧制速度、变形量进行控制的前提下，通过进一步控制钛组元层与铝组元层的轧制速度之比在0.8-1.2范围内，能够提高ti-al-ti多层层状复合材料结合界面的规整性，ti-al-ti多层层状复合材料中铝层与钛层的厚度比稳定性好，同时，还能够进一步提高ti-al-ti多层层状复合材料的界面结合强度，从而进一步提高ti-al-ti多层层状复合材料的抗弯折性能。
16、可选的，所述表面预处理步骤中，用磨料刷对各组元层进行表面抛磨处理，并控制预处理后的钛组元层、铝组元层的表面粗糙度为50-80μm。
17、本申请对各组元层的表面进行抛磨处理，可以去除各组元层表面的氧化层和油污，有利于提高各组元层之间的结合强度。另外，钛组元层、铝组元层的表面粗糙度控制在50-80μm，能够在增大各组元层连接界面的接触面积的同时减少连接界面的空洞尺寸，有利于进一步提高各组元层之间的结合强度以及ti-al-ti多层层状复合材料的抗弯折性能。
18、可选的，所述表面预处理步骤中，抛磨处理后的各组元层在进行下一工序时所放置的时间不超过12h。
19、本申请控制表面预处理后的组元层的放置时间，目的在于预防组元层表面产生氧化膜，影响ti-al-ti多层层状复合材料的界面结合强度进一步提高的问题。
20、可选的，所述扩散退火步骤在连续退火炉内进行，退火温度为450-650℃，退火速度为1.5-3.0m/min，炉内通惰性气体保护。
21、本申请进行扩散退火主要目的是进一步增强各组元层结合面分子键结合力，有利于进一步提高ti-al-ti多层层状复合材料的界面结合强度。其中，扩散退火温度低于450℃时ti-al-ti多层层状复合材料的界面结合强度提升较小，扩散退火温度高于650℃时，ti-al-ti复合坯料表面受损和发生断裂的概率提高，容易造成成材率降低的问题。
22、可选的，所述轧制处理可以选用冷轧、热轧或者冷轧与热轧复合的轧制方式，具体可根据设备情况进行选择。
23、当采用冷轧方式进行轧制处理时，所述轧制处理包括一次表面处理、冷轧开坯、退火热处理、切边处理、二次表面清洗、二次轧制和拉矫整平步骤。
24、冷轧开坯前先进行一次表面处理，充分去除热轧复合时ti-al-ti复合坯料所形成的表面氧化层，以确保后续冷轧加工后带材的表面质量。
25、退火热处理的主要作用是消除材料内部应力，降低材料硬度，提高加工性能，以制备厚度更小的ti-al-ti多层层状复合材料。
26、切边处理的主要目的是将本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述热轧复合步骤中，钛组元层与铝组元层的轧制速度之比为0.8-1.2。
3.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述表面预处理步骤中，用磨料刷对各组元层进行表面抛磨处理，并控制预处理后的钛组元层、铝组元层的表面粗糙度为50-80μm。
4.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述扩散退火步骤在连续退火炉内进行，退火温度为450-650℃，退火速度为1.5-3.0m/min，炉内通惰性气体保护。
5.根据权利要求1所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述轧制处理包括一次表面处理、冷轧开坯、退火热处理、切边处理、二次表面清洗、二次轧制和拉矫整平步骤。
6.根据权利要求5所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述冷轧开坯步
7.根据权利要求6所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述退火热处理步骤中，对冷轧坯料带卷进行热处理，退火温度为450℃-650℃，退火速度为2.0-4.0m/min，通惰性气体保护。
8.根据权利要求6所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述二次轧制步骤中，冷轧坯料带卷总的变形量在40%-60%，道次变形量8%-20%，经过5-7个道次，制得Ti-Al-Ti多层层状复合材料。
9.根据权利要求5所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述二次轧制步骤中，工作辊的表面粗糙度小于0.3μm。
10.一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料，其特征在于：由权利要求1-9任意一项所述的一种Ti-Al-Ti多层层状复合材料的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述热轧复合步骤中，钛组元层与铝组元层的轧制速度之比为0.8-1.2。
3.根据权利要求1所述的一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述表面预处理步骤中，用磨料刷对各组元层进行表面抛磨处理，并控制预处理后的钛组元层、铝组元层的表面粗糙度为50-80μm。
4.根据权利要求1所述的一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述扩散退火步骤在连续退火炉内进行，退火温度为450-650℃，退火速度为1.5-3.0m/min，炉内通惰性气体保护。
5.根据权利要求1所述的一种ti-al-ti多层层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述轧制处理包括一次表面处理、冷轧开坯、退火热处理、切边处理、二次表面清洗、二次轧制和拉矫整平步骤。
6.根据权利要求5所述的一种ti-al-ti多层层...
【专利技术属性】
技术研发人员：王培军，陈天来，李金华，李程飞，卢小东，
申请(专利权)人：佛山通宝精密合金股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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