【技术实现步骤摘要】
本申请涉及铝合金复合材料，具体涉及一种抗辐射金属层状复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、空天飞行器主要包括深空探测、中高轨、商业航天卫星等轨道航空器，在轨运行时由于遭受空间辐射粒子轰击造成严重的总剂量效应危害，严重威胁航天产品在轨寿命和可靠性。目前我国航天部门针对空间辐射防护主要采用单质铝合金作为防护材料，但是随着我国深空探测和导航卫星列入国家重大战略任务，单质铝合金已不能完全满足总剂量的抗辐射需求。国外发展了铝和钽的异种金属贴片式防护材料，但需要额外做支撑连接结构导致质量增大，增加了发射成本。
2、现有的一种铝钽复合板及其制备方法，其采用真空扩散焊接连接的方式制备铝钽复合板，但其制备过程中对板材表面要求较高，需依次用600#、800#、1000#、1200#的砂纸打磨至镜面，不适用于工业化生产，且抗拉强度最高为39mpa，无法满足航天产品的力学性能要求。亦有一种异温轧制制备铝/铝/钽三层复合材料的方法，采用铝加热、钽不加热的方法制备的铝钽层状复合板剪切强度达到了70mpa；以及一种轻质高强铝-钽复合型金属板材及其轧制成型方法，其轧制过程中需要对加热炉进行抽真空处理并通入氩气进行保护，生产成本较高。
3、综上，现有技术制备的铝/钽层状复合板室温力学性能偏低，无法用作空天飞行器载荷的受力结构件，以及空间辐射屏蔽效率低，无法满足深空探测任务需求。并且，提升铝/钽复合材料力学和界面剪切性能的热处理过程中，铝/钽复合材料可能出现表面氧化、生成界面化合物等问题。同时由于二者热膨胀系数差距过大，导致复合界面在冷热循
技术实现思路
1、为了解决本领域存在的上述不足，本申请旨在提供一种抗辐射金属层状复合材料及其制备方法。
2、根据本申请的一方面，提供一种抗辐射金属层状复合材料的制备方法，包括：
3、熔炼铸造al-3.5cu-2mg-ni合金铸锭；
4、将al-3.5cu-2mg-ni合金铸锭进行均匀化处理、热轧、退火；
5、将退火后的所述al-3.5cu-2mg-ni合金铸锭与钽钨合金板材进行复合轧制，得抗辐射金属层状复合材料；
6、其中，al-3.5cu-2mg-ni合金铸锭的成分及重量百分比为：si：≤0.5％，fe：0.2～0.6％，cu：3～3.8％，mn：≤0.05％，mg：1.8～2.4％，ni：0.8～1.2％，zn：≤0.3％，ti：≤0.5％，其它元素单个含量≤0.05％，总量≤0.15％，余量为铝。
7、根据本申请的一些实施例，均匀化处理包括：以80～100℃/h的速度升温至492-498℃，按照合金铸锭厚度计算每40mm保温时间≥1.5h，保温完成后迅速升温至500-510℃，保温10-15h，保温时间完成后出炉空冷。
8、根据本申请的一些实施例，热轧温度470±10℃，加热时间≥1.5h，开轧温度440±20℃，终轧温度≥270℃，每道次压下量≤40％。
9、根据本申请的一些实施例，退火温度为350～380℃、保温时间3～6h。
10、根据本申请的一些实施例，复合轧制的单道次压下量为35～40％。
11、根据本申请的一些实施例，制备方法还包括：将抗辐射金属层状复合材料依次进行固溶处理和时效处理。
12、根据本申请的一些实施例，固溶处理包括：在氮气保护气氛下，以5～10℃/min的速度加热至190-210℃保温25-35min，随后升温至495-505℃，升温速度10～15℃/min，保温1.5～2h。
13、根据本申请的一些实施例，时效处理包括：在氮气保护气氛下，将所述固溶处理的所述抗辐射金属层状复合材料立即进行时效处理。
14、根据本申请的一些实施例，时效处理的温度为180～250℃，保温时间≥12h。
15、根据本申请的另一方面，还提供一种抗辐射金属层状复合材料，为al-3.5cu-2mg-ni合金-钽钨合金层状复合材料；
16、其中，al-3.5cu-2mg-ni合金铸锭的成分及重量百分比为：si：≤0.5％，fe：0.2～0.6％，cu：3～3.8％，mn：≤0.05％，mg：1.8～2.4％，ni：0.8～1.2％，zn：≤0.3％，ti：≤0.5％，其它元素单个含量≤0.05％，总量≤0.15％，余量为铝；
17、其中，al-3.5cu-2mg-ni合金-钽钨合金层状复合材料中的钽层占比15％-75％；
18、本申请抗辐射金属层状复合材料的抗拉强度≥500mpa，屈服强度≥380mpa，剪切强度≥100mpa。
19、与现有技术相比，本申请至少包括如下有益效果：
20、本申请提供一种抗辐射金属层状复合材料，为al-3.5cu-2mg-ni合金-钽钨合金层状复合材料。本申请的al-3.5cu-2mg-ni合金中加入一定量的cu、mg、ni，既提高了合金对核外电子的阻止能力，时效过程中还会形成al2cu、al2cumg等析出相，增加时效强化效果。
21、本申请的复合材料辐射屏蔽性能优异，在类地球中高轨道连续电子能谱(0.5～5兆电子伏)辐照下，相同面密度情况下，屏蔽防护效果比单质铝材料提高790％以上；且力学性能更佳，其抗拉强度≥500mpa，屈服强度≥380mpa，剪切强度≥100mpa。
22、本申请还提供一种抗辐射金属层状复合材料的制备方法，其在热处理过程中不会发生明显变形，板形良好，无需在热处理后进行矫直。同时，本申请的制备方法还包括均匀化退火步骤，基本消除了铸造过程中产生的显微偏析，有利于后续时效时析出相的均匀分布，使性能更加均匀。
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1.一种抗辐射金属层状复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理包括：以80～100℃/h的速度升温至492-498℃，按照合金铸锭厚度计算每40mm保温时间≥1.5h，保温完成后迅速升温至500-510℃，保温10-15h，保温时间完成后出炉空冷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热轧温度470±10℃，加热时间≥1.5h，开轧温度440±20℃，终轧温度≥270℃，每道次压下量≤40％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火温度为350～380℃、保温时间3～6h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合轧制的单道次压下量为35～40％。
6.根据权利要求1-5任一所述的制备方法，其特征在于，还包括：将所述抗辐射金属层状复合材料依次进行固溶处理和时效处理。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理包括：在氮气保护气氛下，以5～10℃/min的速度加热至190-210℃保温25-3
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理包括：在氮气保护气氛下，将所述固溶处理的所述抗辐射金属层状复合材料立即进行时效处理。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为180～250℃，保温时间≥12h。
10.一种抗辐射金属层状复合材料，其特征在于，为Al-3.5Cu-2Mg-Ni合金-钽钨合金层状复合材料；
...【技术特征摘要】
1.一种抗辐射金属层状复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化处理包括：以80～100℃/h的速度升温至492-498℃，按照合金铸锭厚度计算每40mm保温时间≥1.5h，保温完成后迅速升温至500-510℃，保温10-15h，保温时间完成后出炉空冷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热轧温度470±10℃，加热时间≥1.5h，开轧温度440±20℃，终轧温度≥270℃，每道次压下量≤40％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火温度为350～380℃、保温时间3～6h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合轧制的单道次压下量为35～40％。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：承龙，刘慧，周德敬，曾曙轩，何丹凤，顾琳琳，
申请(专利权)人：银邦金属复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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