[发明专利]一种高强度高塑性层状异构镁锂复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于异构材料领域，具体涉及一种高强度高塑性层状异构镁锂复合材料及其制备方法。包括如下步骤：(1)：对强塑性能差异较大的一种单相镁锂合金板和一种双相镁锂合金板进行预处理，并按照高强低塑/低强高塑/高强低塑的方式叠放；(2)叠放后的板材高温保温后，进行轧制；(3)将步骤(2)得到的板材进行表面处理后，重复步骤(2)。本发明通过累积轧制将强塑性差异较大的镁锂合金紧密结合在一起，同时形成一种层状异构结构，在变形时由于不同区域间存在强度和塑性差异会产生异质变形诱导的强化作用，从而同时提高材料强度和塑性。

技术领域

本发明属于异构材料领域，具体涉及一种高强度高塑性层状异构镁锂复合材料及其制备方法。

背景技术

为了满足工业发展对轻量化高性能金属材料的更高需求，提高合金的综合性能至关重要。镁锂合金是目前最轻的金属结构材料，具有较高的比强度、密度低等优点。在航空航天、汽车、电子行业、通讯等领域有着广泛作用。但是镁锂合金的常温塑性变形能力差、强度偏低，使得其应用仍然有很大限制。

随着对金属材料的探索逐渐深入，异质结构材料因其与传统材料相比更好的力学和功能特性，能有效提高强度和塑性，而被人们广泛关注。2014年，魏宇杰等人在期刊《NATURE COMMUNICATIONS》上发表了题为“Evading the strength–ductility trade-offdilemma in steel through gradient hierarchical nanotwins” (2014，5，Articlenumber:3580)的文章，通过预扭转法得到了梯度异构孪晶结构的TWIP钢，在圆柱形孪晶诱导的塑性钢试样上施加扭转，使其沿径向产生梯度纳米孪晶结构，处理后TWIP钢的屈服强度从300MPa提高到600MPa，同时保持了其原有的塑性(延伸率接近40％)。2015年，武晓雷等人在期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》上发表题为“Heterogeneous lamella structure unites ultrafine-grain strength with coarse-grain ductility”(2015,112(47): 14501-14505)的文章，文章指出通过异步轧制和局部再结晶工艺在Ti中产生了异构层状结构，较软的(低强高塑)的区域和较硬的(高强低塑)的区域相结合，在加载过程中软区能比硬区承载更多的塑性应变，同时在软硬区界面处堆积几何必要位错，提高材料整体强度塑性，得到的材料既有超细晶钛的强度，又具有粗晶钛的塑性，再次证明异构材料能够提高材料的强度和塑性。

合金化、机械加工都是提高材料性能常用方式。公开号为CN11002925的专利文件中，公开了“一种多元微合金化双相镁锂合金及其制备方法”，通过多元微合金化方式向双相α+β镁锂合金中添加Al、Zn、Ag和稀土元素，使得镁锂合金的晶粒得到细化，提高了镁锂合金的强度和延伸率；公开号为CN106064504的专利文件中，公开了“一种高强韧性镁锂合金层状复合材料及其制备方法”，通过累积叠轧及退火处理两种单相镁锂合金，得到一种复合镁锂材料，使合金强度获得提高。虽然上述方法使镁锂合金的力学性能得到一定改善，但提升效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高塑性层状异构镁锂复合材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高强度高塑性层状异构镁锂复合材料的制备方法，将α单相镁锂合金和α+β双相镁锂合金叠放、保温之后进行累积叠轧，退火得到高强度高塑性层状异构镁锂复合材料。

进一步的，α单相镁锂合金和α+β双相镁锂合金分别为LA43M和LA103Z。

进一步的，具体包括如下步骤：

步骤(1)：选取尺寸大小相同的镁锂合金板材LA43M和LA103Z，并对板材进行表面处理，打磨去除氧化层，并在丙酮中超声清洗15-20min；