[发明专利]金属箔与金属板多层复合材料脉冲电流辅助制造的方法

说明书

金属箔与金属板多层复合材料脉冲电流辅助制造的方法，它涉及一种金属复合板材的制备方法。本发明针对金属复合板材制备方法复杂，界面结合强度低，塑形加工性能差等难题，提出了一种脉冲电流辅助制造的方法，能够提高材料的力学性能与表面质量，实现高效率、低能耗、大批量生产，特别适用于室温下难变形金属材料的复合。具体过程为：将金属箔与板做机械抛光并去除材料表面的氧化层，用丙酮溶液浸泡去除表面的油污，然后将金属箔与板按顺序对齐叠放并将两端捆绑固定；之后，将叠板放入接有脉冲电流的轧机进行轧制，首道次压下率为15%‑25%，总压下率为55%~75%；轧制后在300~500℃下进行均匀化退火处理1‑3 h。

技术领域

本发明涉及金属箔与金属板多层复合材料脉冲电流辅助制造的方法，属于金属复合材料和机械制造综合技术领域。

背景技术

金属多层复合材料能够发挥各组成基元材料的性能特长，避免单一金属材料的劣势，具有高强度、高塑性、耐温度、抗腐蚀、比质量轻等优异的物理化学性能，目前广泛应用于航天、航空、船舶、石油、化工、冶金、核能等国防与民用工业领域。

金属多层复合材料中，基板一般是较厚或者强度较高的金属板，且价格相对低廉，金属基板主要为复合材料提供足够的强度和刚度。金属箔作为芯板或者修饰层是具有某些特殊优异性能的金属，如钛的优异抗腐蚀性、铜的良好导电性、金银的光亮金属光泽等。

目前，制备多层金属复合材料的方法主要爆炸复合法、扩散焊接法、轧制复合法等。其中，轧制复合技术具有设备简单、操作稳定等优势，已广泛用来制备金属材料的表面覆层或多层复合板。如公开号为CN106001110A的中国发明专利，公开了一种多层金属藕合变形轧制复合方法与装置，轧制复合过程中通过控温张力卷取和板面纵横交叉弯曲及轧制藕合变形实现多层金属的界面结合。又如公开号为CN106001110A的中国发明专利，一种冷、温轧制复合制备铝合金复合箔的方法 ，此方法先对铝合金带卷以及芯材铝合金带卷分别进行冷轧-退火，随后轧制复合得到铝合金复合带，然后对复合带进行两次退火处理-多道次冷轧得到成品铝合金复合箔。然而目前的轧制复合技术中，对于异种金属复合材料的的形变各向异性与匹配协调性，复合过程材料界面元素扩散与冶金结合的影响规律与缺陷控制，以及后续复合材料深加工的结合面损伤与断裂等问题均没有得到很好的解决，致使现有轧制复合金属板存在价格高昂，产品单一，结合强度低，塑形加工性能差等一系列问题。

脉冲电流辅助轧制是一种新型的材料加工技术，该技术是在材料塑形变形的过程中同时施加脉冲电流，除了利用电流的热效应外能同时利用其非热效应，使金属在较低的温度条件下获得较高的变形能力，从而大大降低其变形抗力，并且能够提高材料的力学性能与表面质量，且效率高，能耗低，适合规模化批量生产。如公开号为CN106001110A的中国发明专利，名称为“电致塑性与温塑性结合轧制难加工金属材料

的方法及系统”，此方法将脉冲电流输入到运动的金属材料的加工段凭借其热效应和非热效应进行电致塑性处理，促进原子的扩散和位错等晶体缺陷的运动，改善了金属材料内部微结构，形成有利于提高强度和韧塑性的组织。

将脉冲电流辅助轧制应用到多层异种金属的连接与复合，被加工材料将同时产生热效应和非热效应，在两者共同作用下，材料接触界面将快速获得很高温度，材料界面处原子的扩散能力和位错运动的强度将极大的增强。这是由于在接触界面处异种金属材料的表面电阻不同，电流流过时将损耗大量能量从而产生高温区。伴随高温作用，复合材料的轧制变形量将明显增加，同时使接触界面形成连续且稳定的冶金结合。在普通冷轧或温轧中这一过程很难实现，而脉冲电流辅助轧制能够充分发挥电流的电塑性作用，而获超高结合强度的金属复合材料。

发明内容

本发明专利的目的之一在于提供制造金属箔与金属板多层复合材料的方法，其特征在于金属箔与金属板是铜、铝、钛、镁、银、金、锌或不锈钢的金属箔与金属板。