【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝合金及异质材料制备，涉及一种镁/铝异质结构材料，一种高性能镁/铝叠层复合板及其制备方法。
技术介绍
1、镁、铝作为经典的轻质金属，拥有低密度、高比强、易加工、经济性好等优点。若将铝、镁两种金属经过复合连接获得镁/铝异质结构材料，可在性能上达成优势互补，有助于飞机、汽车的结构减重与成本控制，这是单一金属无法媲美的。
2、然而，铝/镁异质结构材料的推广受限于铝、镁金属自身的特性。国内外学者通常采用熔焊、扩散焊、搅拌摩擦焊、爆炸焊、轧制复合等连接技术将两种金属结合成一体。上述方式虽然能获得无明显缺陷的镁/铝界面组织，但连接处形成的硬脆金属间化合物是镁/铝界面强度低的主要原因，严重制约其应用范畴。另一个尚需解决的应用难题是镁/铝异质结构材料的热处理工艺设计。通常，金属的热处理过程可归纳为固溶—淬火—时效三个环节。其中，固溶是将合金元素cu、mg、zn、si、mn等硬化溶质均匀地溶入基体之中，从而获得高密度的过饱和固溶体，该过程依赖升高温度来提高基体的固溶度。对于2024铝合金，常规固溶是在493℃保温2h，而对于7050铝合金常规固溶是在466℃保温2h。以上固溶温度均高于铝-镁的共晶反应温度(450℃)。对于镁/铝异质结构材料，若直接套用常规热处理制度必然导致剧烈的界面反应，在镁/铝界面处生成大量共晶液相而严重削弱界面的连接质量。而紧接着的淬火通常是将固溶完的金属迅速冷却至室温，利用高冷却速率维持住铝合金的过饱和状态，为后续的时效析出奠定基础。但由于铝、镁基体的线膨胀系数明显高于镁/铝界面的金属间化合物，水
3、显然，现有常规的铝合金热处理制度因镁/铝界面相变、内应力集中等因素无法被直接套用。必须针对性选择的复合工艺并设计新的热处理制度，提升基体力学性能的同时保证镁/铝界面的完整性，这对于铝/镁异质结构材料的应用推广具有重要的实际意义。由于铝合金固溶温度高于镁/铝界面共晶液相反应点，常规的铝合金热处理工艺并不适用镁/铝异质结构材料，这就导致现有的镁/铝异质结构材料存在基体强度不高的问题，限制了其应用推广。然而，专门针对镁/铝异质结构材料的热处理研究尚未有公开报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种高性能镁/铝叠层复合板及其制备方法，在实现镁/铝异种金属连接的同时，通过热处理制度用以强化铝基体性能。其所得复合材料如下的性能指标：界面剪切强度42-47mpa，铝基体拉伸强度≥485mpa，屈服强度≥410mpa。
2、为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：
3、一方面，提供一种高性能镁/铝叠层复合板，所述的镁/铝叠层复合板由镁板与铝板直接接触、交替分布组成，铝板加镁板的层数≥2，复合板总厚度≤6mm。
4、所述铝板为可热处理强化的7050铝合金；所述镁板为mg-al-zn系、mg-al-mn系、mg-al-si系合金中的任一种。
5、另一方面，提供一种高性能镁/铝叠层复合板的制备方法，包含以下步骤：
6、步骤一
7、选择厚度在2～5mm的铝板与镁板备用，将待复合表面打磨，去除表面氧化层与杂质；
8、步骤二
9、将步骤一表面预处理完的铝板、镁板依次叠放，装入包套中，并将包套内抽气抽至100pa的低真空状态，密封；
10、步骤三
11、将步骤二装入包套内的镁/铝叠层板连同包套一并加热至400～420℃，到温后再保温2～3小时，完成预固溶处理；
12、步骤四
13、将步骤三低温预固溶完的镁/铝叠层板从炉内取出立刻进行热轧制复合。其中，轧辊温度≥300℃，轧辊速度设置为10～20rpm，压下量为20％～30％，叠层板经过2～3道次的轧制；
14、步骤五
15、将步骤四热轧后的镁/铝叠层复合板放置在温度加热到470～490℃的大尺寸预热压板中，保温90～150s，完成高温短时固溶处理；
16、步骤六
17、将步骤五高温短时固溶完的镁/铝叠层复合板立刻进行高速水雾冷却，完成低内应力淬火；
18、步骤七
19、将淬火后的镁/铝叠层复合板按照双极时效处理：116～126℃保温7～9小时，再在173～179℃保温8～10小时，实现铝基体的热处理强化，同时保证了镁/铝界面结构的完整性。
20、步骤二中包套材质可以为6063铝合金或纯铝。
21、步骤六中高速水雾淬火的参数可设置为：气水比4～6，压力5～8mpa。目的是降低淬火过程中的内应力，避免镁/铝界面开裂。
22、步骤六中转移时间为10s以内，针对本专利技术中较薄的复合板，为了有更好的淬火效果，在优选的方式中，转移时间设置为5s以内。
23、优选地，步骤一中采用机械方式打磨。
24、优选地，步骤三中在马弗炉内加热。
25、本专利技术的有益效果是：
26、本专利技术采用“低温预固溶+高温短时固溶”的思路缓解因固溶温度过高引发的镁/铝界面液化，保证镁/铝界面结构完整性的同时达到铝合金固溶的目的，并且巧妙的将低温预固溶的温度设置成热轧制温度，简化了工艺流程。本专利技术工艺设计中充分考虑铝合金材料特性以及镁/铝界面结构特征。结合后续的低内应力淬火与双级时效处理，为制备高性能的镁/铝叠层复合板提供了可行性。具体地：
27、热轧前采用真空包套封装是避免镁、铝板高温氧化进而影响轧制复合的效果。设置400～420℃的低温预固溶，一是考虑在低于镁-铝共晶反应温度点以下尽可能促进合金元素充分溶解进铝基体，二是刚好满足铝/镁叠层热轧的温度。接下来采用的470～490℃的大尺寸预热压板进行高温固溶，是利用了热压板高速传热的效果使铝板可在90～150秒的短时间内完成固溶。同时，因为过程短暂，镁/铝界面的共晶液相反应被显著抑制。固溶结束后采用高速水雾淬火，能够降低冷却速率而缓解镁/铝界面的内应力，避免镁/铝界面因冷速过快而发生开裂。
28、本专利技术提出的制备方法不仅能有效实现镁/铝异种金属的连接，还能显著提高铝基体性能，将有助于拓宽镁/铝异质结构材料在航天航空、交通运输等领域的应用范畴，其潜力巨大。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高性能镁/铝叠层复合板，其特征在于：所述的镁/铝叠层复合板由镁板与铝板直接接触、交替分布组成，铝板加镁板的层数≥2，复合板总厚度≤6mm。
2.根据权利要求1所述的镁/铝叠层复合板，其特征在于：所述铝板为7050系合金。
3.根据权利要求1所述的镁/铝叠层复合板，其特征在于：所述镁板为Mg-Al-Zn系、Mg-Al-Mn系、Mg-Al-Si系合金中的任一种。
4.一种高性能镁/铝叠层复合板的制备方法，制备如根据权利要求1所述的镁/铝叠层复合板，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤六中高速水雾淬火的参数为：气水比4～6，压力5～8MPa。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤六中转移时间为10s以内。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤六中转移时间为5s以内。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤一中采用机械方式打磨。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤二中包套材质为60
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤三中在马弗炉内加热。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能镁/铝叠层复合板，其特征在于：所述的镁/铝叠层复合板由镁板与铝板直接接触、交替分布组成，铝板加镁板的层数≥2，复合板总厚度≤6mm。
2.根据权利要求1所述的镁/铝叠层复合板，其特征在于：所述铝板为7050系合金。
3.根据权利要求1所述的镁/铝叠层复合板，其特征在于：所述镁板为mg-al-zn系、mg-al-mn系、mg-al-si系合金中的任一种。
4.一种高性能镁/铝叠层复合板的制备方法，制备如根据权利要求1所述的镁/铝叠层复合板，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：伍镭，于娟，郝时嘉，钟立伟，李国爱，冯朝辉，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。