[发明专利]界面结构设计的铝/镁/铝复合板及其粉末热压制备方法

说明书

本发明涉及界面结构设计的铝/镁/铝复合板及粉末热压制备方法，包括以下步骤：(1)分别用含铝粉末和含镁粉末按照铝/镁/铝顺序在模具内铺粉；(2)在步骤(1)中，每铺一层粉末用预制形状的磨具压头对粉层进行预压，在界面上压制预制形状压花，并将粉末压实，最终形成一定层厚的预压复合粉末块体；(3)将步骤(2)处理后的预压复合粉末块体进行热压复合，保压冷却，即得到界面结构设计的铝/镁/铝复合板。所述的铝/镁/铝复合板具有良好的界面结合强度和抗界面剪切能力。与现有技术相比，本发明具有粉末质量要求低、制备方法简单、可自主设计界面结构、成品率高、生产效率高、节约生产成本等优点。

技术领域

本发明属于金属复合材料技术领域，尤其是涉及一种界面结构设计的铝/镁/铝复合板及其粉末热压制备方法。

背景技术

镁合金具有重量轻、环保、阻尼性能好等优点，被认为是汽车结构件的潜在材料。然而，镁合金在制备和应用中仍存在两个主要的腐蚀和成形性问题，严重制约了镁合金在工业上的应用。铝合金通常具有优异的耐腐蚀性和成形性。通过制备的铝/镁/铝复合板，有望提高耐腐蚀性和机械性能。

目前，铝/镁/铝复合板的制备技术主要有爆炸焊、热轧和扩散焊。爆炸焊方法是利用爆炸产生的爆炸冲击波使金属材料界面发生高速碰撞，在高压作用下实现金属板的连接，但爆炸焊具有瞬时、极速和复杂物理化学反应的特点，复合板界面不可控，且制备环境恶劣，难以实现自动化生产。铝/镁/铝复合材料在轧制过程中，镁层容易形成边缘裂纹和表面微裂纹，导致成品率相对较低，这主要是因为镁合金的塑性变形能力差。扩散焊可以通过添加钎料使得钎料与母材相互润湿、扩散和溶解，实现复合板界面的结合，但钎料对于铝、镁合金板的润湿能力、对于界面间隙的填充能力和扩散导致的界面脆性金属间化合物形成直接影响复合板界面结合质量。

除了界面扩散形成的金属间化合物和扩散层，界面的结构形态也能影响铝/镁/铝复合板的界面结合强度和抗界面剪切力的作用。轧制和扩散焊方式制备的铝/镁/铝复合板界面几乎为平直界面，这种界面结构在界面剪切力作用下容易发生界面开裂，特别是界面处存在硬脆金属间化合物。而爆炸焊制备铝/镁/铝复合板由于受冲击波的波传递效果会使复合板界面形成波浪式结构，这种波浪式结构有效阻碍界面剪切力的作用，提高剪切开裂势垒，增加裂纹扩展路径，有效提高铝/镁/铝复合板界面结合强度和抗剪切开裂能力。但又由于爆炸焊制备工艺恶劣、不可控等因素不易自动化生产。为得到具有同样抗界面剪切效果的界面结构，粉末热压法制备铝/镁/铝复合板由于自身特点使得其可以自行设计界面结构，以优化铝/镁/铝复合板界面并提高其界面结合强度和抗界面剪切能力。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种界面结构设计的铝/镁/铝复合板及粉末热压制备方法。

本发明采用粉末逐层铺粉形式，利用各种形状(如齿形、方波形和正弦波形等)的磨具压头分别在每层铺粉界面上压制预制形状压花，从而得到预制形状(如齿形、方波形和正弦波形等)的界面，提高铝/镁/铝复合板界面结合强度和抗界面剪切能力。该方法具有粉末质量要求低，制备方法简单，可自主设计界面结构，成品率高，生产效率高，节约生产成本等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种界面结构设计的铝/镁/铝复合板的粉末热压制备方法，包括以下步骤：

(1)分别用含铝粉末和含镁粉末按照铝/镁/铝顺序在模具内铺粉；

(2)在步骤(1)中，每铺一层粉末用预制形状的磨具压头对粉层进行预压，在界面上压制预制形状压花，并将粉末压实，最终形成一定层厚的预压复合粉末块体；

(3)将步骤(2)处理后的预压复合粉末块体进行热压复合，保压冷却，即得到界面结构设计的铝/镁/铝复合板。

优选地，所述含铝粉末、含镁粉末目数控制在220-800目。