【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及异种金属复合板材的制备，具体涉及一种基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材及制备方法。
技术介绍
1、深空探测是人类探索宇宙奥秘和寻求永续发展的重要途径，然而，深空环境中存在的高能带电粒子具有极强的穿透力，极易引发空间电子辐射，造成航天器内电子元件的损伤。国外深空探测器屏蔽结构用重金属材料方案（纯ta板或纯ti板）难以解决我国深空探测难题，必须基于现有的材料、工艺技术进行轻量化的升级改造，设计出具备耐辐照轻质等特点的层状复合板材。
2、根据“optimization design of radiation vault in jupiter orbitingmission [j]” (j.z. wang, j.n. ma, j.w. qiu, d. tian, a.w. zhu, q.x. zhang,a.s. zhou. ieee transactions on nuclear science, (66) 2019, 2179-2187.)的研究发现，mg-ta复合板材可以有效的解决上述问题。当前，mg-ta复合板材主要通过采用轧制复合的方式来制备。然而由于镁（mg）和钽（ta）在物理性质上的显著差异，如互溶度小、晶格结构不同以及热膨胀系数不匹配等，使得两者在轧制变形时变形难以协调，加剧了轧制过程中的界面不匹配和应力集中，极易在轧制成形过程发生层间剥离或开裂等问题。亟需对传统的轧制复合工艺进行改良。
3、公开号为cn114289504a的中国专利报道了一种铜/高碳钢复合材料及其
4、综上，针对高质量mg-ta复合板材的制备，需要综合考虑镁板材成形性能、表面处理、气氛保护、加热方式、深冷处理、扩散退火处理以及轧制工艺等多个方面的优化，以解决现有技术面临的问题，并获得性能优异的复合板材。
技术实现思路
1、本专利技术的目的基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材及制备方法，其能够提升mg-al-ta复合板材的界面结合强度，为该类型复合板材的工程应用奠定基础。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供了一种基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材的制备方法，其包括如下步骤：
4、s1，提供铝板、钽板和具有双峰分离非基面织构的az31镁合金板；
5、s2，对az31镁合金板进行波平室温轧制，使得所述az31镁合金板与铝板结合的表面为凹凸条纹表面；然后将铝板与az31镁合金板的凹凸条纹表面接触堆叠并将两者边缘固连，得到mg-al复合板板坯；
6、s3，将钽板和mg-al复合板板坯置于气氛保护箱中，并向气氛保护箱中充入惰性气体，以实现气氛保护；
7、s4，在气氛保护箱中，采用激光辐照方式对钽板与铝板结合的表面进行加热，降低钽板待结合表面变形抗力；然后将mg-al复合板板坯与加热后的钽板进行单道次中温轧制复合，得到变形板材；所述变形板材中的铝板位于az31镁合金板和钽板之间；
8、s5，对变形板材依次进行深冷处理和高温扩散退火处理，得到基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材。
9、进一步，s2中的波平室温轧制工艺参数包括：单道次波平室温轧制，轧制道次减薄率为15~25%，上、下轧辊中的一个为波纹辊。
10、进一步，s3中气氛保护箱内的氧气含量为0.5~1.0%。
11、进一步，s4中采用激光辐照方式将钽板与铝板结合的表面加热至400~800℃。
12、进一步，激光辐照角度为15~65°，能量密度为50~300w/mm2。
13、进一步，s4中的中温轧制的轧辊温度为180~240℃，轧制道次减薄率为30~60%，轧辊转速为10~60m/min。
14、进一步，s5中采用液氮对变形板材进行深冷处理，深冷处理时间为60~600min。
15、进一步，s5中的高温扩散退火处理的均布压强为0.05~0.15mpa，退火温度为300~450℃，退火时间为60~300min。
16、进一步，s1中对提供的钽板和具有双峰分离非基面织构的az31镁合金板进行表面打磨处理，以去除表面氧化物和污染物。
17、第二方面，本专利技术提供了一种基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材，其采用上述的基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材的制备方法制得。
18、本专利技术的有益效果：
19、1、本专利技术提供的az31镁合金板与铝板结合的表面为凹凸条纹表面，有利于增大后续复合板材中温轧制过程中异种金属板之间的接触面积，使得异种金属板之间更好的实现机械啮合。同时由于在惰性气体保护氛围中，采用激光辐照方式对钽板与铝板结合的表面进行加热，降低了钽板待结合表面变形抗力，提升了复合板材接触界面位置的协调变形能力，减小了异种金属板材层间剪切应力，有利于提升复合板材的界面结合强度。结合后续的深冷处理，在有效释放复合板材内部残余应力的同时，避免了复合板材的翘曲变形及层间开裂问题；同时深冷处理不会在复合板材界面位置引入氧化夹杂，有利于后续高温扩散退火的界面结合质量提升。配合后续的高温扩散退火处理，得到界面结合良好的mg-al-ta复合板材。本专利技术将为mg-al-ta复合板材的成形制备提供一条可行的工艺途径和理论上的指导，为该类型复合板材的工程应用奠定基础。
20、2、本专利技术提供的镁合金板为具有双峰分离非基面织构的az31镁合金板，以代替传统基面织构镁合金板材，保证在室温波平轧制过程中实现单道次较大变形量（15%~25%）而不发生边裂，保证在后续中温轧制过程中实现单道次大变形量（30%~60%）而不发生明显边裂，避免了基面织构板材在相应变形条件下易于开裂的问题。
21、3、本专利技术将钽板和mg-al复合板板坯置于气氛保护箱中，并向气氛保护箱中充入惰性气体，以实现气氛保护，有效避免了在激光辐照或中温轧制变形过程中在界面位置引入氧化夹杂，利于提升复合板材的界面结合强度。
22、4、本专利技术在深冷处理过程中，涉及使用的液氮是制氧工业的副产品，价格低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于：S2中的波平室温轧制工艺参数包括：单道次波平室温轧制，轧制道次减薄率为15~25%，上、下轧辊中的一个为波纹辊。
3.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于：S3中气氛保护箱内的氧气含量为0.5~1.0%。
4.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于：S4中采用激光辐照方式将钽板与铝板结合的表面加热至400~800℃。
5.根据权利要求4所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于：激光辐照角度为15~65°，能量密度为50~300W/mm2。
6.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于：S4中的中温轧制的轧辊温度为180~
7.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于：S5中采用液氮对变形板材进行深冷处理，深冷处理时间为60~600min。
8.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于：S5中的高温扩散退火处理的均布压强为0.05~0.15MPa，退火温度为300~450℃，退火时间为60~300min。
9.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法，其特征在于：S1中对提供的钽板和具有双峰分离非基面织构的AZ31镁合金板进行表面打磨处理，以去除表面氧化物和污染物。
10.一种基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材，其特征在于：采用如权利要求1~9任一项所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的Mg-Al-Ta复合板材的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材的制备方法，其特征在于：s2中的波平室温轧制工艺参数包括：单道次波平室温轧制，轧制道次减薄率为15~25%，上、下轧辊中的一个为波纹辊。
3.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材的制备方法，其特征在于：s3中气氛保护箱内的氧气含量为0.5~1.0%。
4.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材的制备方法，其特征在于：s4中采用激光辐照方式将钽板与铝板结合的表面加热至400~800℃。
5.根据权利要求4所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材的制备方法，其特征在于：激光辐照角度为15~65°，能量密度为50~300w/mm2。
6.根据权利要求1所述的基于波纹轧制和激光辐照协同的mg-al-ta复合板材的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：苗天虎，吴泽威，詹莎，蒲新旭，孙洁，胡励，周涛，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
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