[发明专利]一种强化铝合金复合板材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种强化铝合金复合板材及其制备方法，充分利用采用吸铸2～23wt％共晶铝硅合金板材，覆盖绝大部分牌号的铝硅合金材料，铝合金板材的成分对复合板材整体的抗拉强度和屈服强度影响较小。上下两层共晶铝硅合金板材的表面均进行强韧骨架烧结嵌入，表面形成多道平行强化骨架，上下两层板材复合焊接后强韧骨架呈45～90度夹角，可互补提高抗拉强度和屈服强度。采用夹钎料进行压焊工艺焊接两块板材，无须轧制，组元界面扩散融合效果好，整体结合度高；Al‑Ni熔覆层可提升复合板材的耐磨性和耐腐蚀性，使保护内层复合板材基体，从而使本发明可应用于多种工况。

技术领域

本发明涉及铝合金材料领域，特别涉及一种强化铝合金复合板材及其制备方法。

背景技术

单一铝合金材料性能单一，通过改进铸造工艺和铸造后加工工艺对其力学性能的提升有限。为进一步提升铝合金材料的强度，叠层铝合金复合材料逐渐发展成为一种高性能，低成本的优良铝合金替代材料，其可在满足使用强度的前提下可以减少合金使用量，也可在相同铝合金使用量下大幅提升力学性能，叠层铝合金复合板的性能具有任何一种组元无法比拟的优越性，是多种优良性能的结合体。叠层铝合金复合板这种兼具复合板组元的优良特性，不仅可以打破铝合金材料性能提升的瓶颈，还可降低铝合金材料用量，充分利用铝合金材料，降低制造成本，提高铝合金产品附加值。

目前，叠层铝合金复合板主要采用浇铸板轧制复合法、扩散连接法制备，由于复合方法不同，铝镁叠层复合板的复合机理、组织形态、力学性能也有所差异。轧制复合是通过轧机施加的较大的轧制力下使两层及以上金属发生塑性变形，金属表面相互接触，并较为稳固的结合在一起。金属之间的结合强度也会受到轧制变形量、轧制温度、轧后退火温度等多种参数的影响。扩散连接法是指在压焊技术条件下，由于高温和压力的共同作用，金属之间的接触表面发生局部范围内的塑性变形，一段时间后经过金属原子的相互扩散而实现多层金属结合的复合方法。

中国专利CN101279521B公开了一种高强度层状复合铝合金材料及其制备方法，涉及金属材料及其加工技术领域，特别是一种成形性能优良的高强度层状复合铝合金材料及其制备方法。该材料外层是成形性能优良的6009铝合金，内层是高强韧7075铅合金，在两层之间存在一个厚度为毫米数量级、成分呈梯度变化的过渡层；其内层铝合金成分中的锌、镁含量从内向外呈梯度降低。材料具有与6009铝合金一样优良的成形性能，此外耐腐蚀性能与6009铝合金相当，但强度比6009合金高50％以上，兼有成形性能好、耐腐蚀和高强度的特性，可广泛应用于汽车、石油化工、航空等领域。

中国专利CN105624476B公开了一种建筑用高强度层状铝合金板材的制备方法。所述制备方法包括包覆层和芯层制备，所述包覆层和芯层分别经过配料→熔炼→除气、过滤→浇铸→均匀化退火→锯切→表面处理工序，得到包覆层及芯层铸造板；再将处理好的铸造板按照包覆层/芯层/包覆层进行复合焊接→预热、热轧→冷轧→中间退火→冷轧→固溶→时效处理，得到成品。制备方法采用双铸造组织铝合金进行复合轧制，界面复合效果良好，产品强度和耐蚀性能明显提高，使用寿命延长，生产成本显著降低。

上述发明代表了目前铝合金复合板材制备的常用方法，采用浇铸制备包覆层和芯层后进行轧制复合的方法生产铝合金复合板材。为了获得良好的界面复合效果和成形效果，复合板材加工需要进行多道次轧制，在多道次叠轧时层与层之间有明显的波浪起伏，甚至开始出现颈缩和断裂，而且轧制工艺需要铸造铝合金材料具备良好的塑性和高延伸率，但含硅量大于7％的共晶铝硅合金材料塑性较差，随着含硅量的增加虽然强度提升，但塑性明显下降，无法进行大形变量的轧制，因此无法利用高性能的共晶铝硅合金进行强化铝合金复合板材的制备。为此，需要开发一种可高效利用共晶铝硅合金制备复合铝合金板材的方法，打破共晶铝硅合金性能提升瓶颈，利用共晶铝硅合金的高强度特性提升复合铝合金板材性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：本发明提供一种强化铝合金复合板材及其制备方法，对铝硅合金板材的强度和塑性要求低，铝硅合金板材嵌入强化后压焊连接，结合板材表面熔覆强化处理，获得整体强度高的复合铝合金板材。