[发明专利]一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，特别是金属复合板材制造领域。

背景技术

金属层状复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学和力学性能不同的金属在界面上实现牢固冶金结合而制备出的一种新型材料。层状复合材料各组元保持各自的相对独立性，但又不是组元材料简单的叠加，因此其物理、化学和力学性能比单一金属优越很多，也就是所谓的复合效应，从而在要求抗磨损、抗腐蚀、抗冲击等许多特殊领域得到了广泛的应用。

在现有的航空航天器中，通常使用铝合金材料(例如：AA6061)作为防护材料。其抗高速冲击毁伤性能有限，毁伤时对背板的冲击毁伤程度大。

铝合金、镁合金和钛合金各自具有独特的金属特性。从理论上讲，将三者结合后能够互相弥补各自的缺点，达到优异的性能。

但是，由于镁合金的塑性较差，轧制压下量略微增大就会产生裂纹，无法实现复合板制备。此外，金属之间的轧制复合需要有足够的压下量才能实现冶金结合。此外三种材料之间的性能差异巨大，轧制复合过程中金属之间的协同变形异常困难。

发明内容

本发明的目的是解决现有的防护材料(特别是应用于航空航天器的防护材料)抗高速冲击毁伤性能差的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法，包括如下步骤：

1)板材前处理：将铝合金板放入350-450℃的加热炉中退火处理1-2h；将镁合金板放入300-450℃的加热炉中退火处理0.5-1h；将钛合金板300-550℃的加热炉中退火处理1-2h；取出后均自然冷却至室温；

2)表面处理：对所述铝合金板的至少一侧板面、所述镁合金板两侧的板面和所述钛合金板的至少一侧板面进行打磨处理，确保打磨均匀，将表层氧化膜去除干净；

3)坯料固定：将所述铝合金板和钛合金板分别贴在所述镁合金板的两侧；所述铝合金板和镁合金板接触的一侧是经过表面处理的，同理，所述钛合金板和镁合金板接触的一侧也是经过表面处理的；将所述铝合金板、镁合金板和钛合金板铆接在一起，形成复合坯料；

4)加热处理：将所述复合坯料加热处理，加热温度300-550℃，加热时间5-30min；

5)轧制复合：将结果加热的复合坯料轧制成热轧板，压下量为所述复合坯料厚度的20-50％；

6)退火处理：将所述热轧板进行退火处理，得到铝/镁/钛三层复合板。

进一步，所述的铝合金板选自AA5052或AA6061系列铝板中的一种，所述的镁合金板选自AZ31、AZ61或AZ80中的一种，所述的钛合金板选自TA1、TA2、TA7、TA9、TA10、TC4、TC6、TC9、TC10、TC11或TC12的一种。

进一步，所述铝合金板的厚度为0.5-3mm，所述镁合金板的厚度为0.5-2.5mm，所述钛合金板的厚度为0.1-1mm。

进一步，所述步骤(2)中，所述打磨处理是手工打磨、砂轮打磨或不锈钢刷打磨；使用酒精、丙酮或清水对经过打磨处理后的板面进行冲洗，然后使用风扇或吹风机对冲洗的板面进行干燥处理。

进一步，所述步骤5)中，轧制速度为0.1-1m/s。

进一步，所述步骤6)中，将所述热轧板放入温度为200-500℃的退火炉中退火30-120min，取出后自然冷却至室温。

本发明还要求保护如上述方法获得的铝/镁/钛三层复合板产品。

值得说明的是，铝合金、镁合金和钛合金是典型的轻金属，具有很好的空间适应性。钛合金是一种质轻、高强、耐磨、耐蚀的稀有金属材料，被广泛用于航空航天及高耐蚀性的化工领域。铝材具有质轻，导电性好，耐蚀，美观及价廉等特点，特别是经过合金化的高强铝合金，一直被用作航空航天材料。镁合金密度低，比强度高，减震性能好，熔点低，导热系数低于铝合金，主要用于航空航天、交通运输、医药化工等工业领域。

本发明利用钛合金的高强度，镁合金的低熔点、减震性能好，铝合金塑性好，空间适应性好等特点，制造出一种铝/镁/钛三层复合板。该复合板结合各自组元金属的优异特性，获得组元金属不具备的抗高速冲击毁伤性能。该复合板主要是通过铝合金、镁合金和钛合金的比例和界面控制，改变和调整缓冲复合板受到高速冲击后碎片云碎化、熔化和雾化的程度，从而改变碎片云的形态，减少对背板的冲击毁伤程度，从而提高抗高速冲击毁伤性能。