[发明专利]高阻尼铝合金层压复合板

说明书

本发明涉及一种铝合金高阻尼材料及其制作方法。

目前，研究较多的高阻尼铝合金是Al-Zn和Al-Si系。Al-Zn系是合金化铝合金中阻尼性能最好的，Q^-1可达到0.05，其主要缺点是比重大(ρ≥5)，耐蚀性差，强度低，阻尼性能与力学性能难以兼顾。此外，日本专利(昭63-209832，1988年8月31日公开特许公报)介绍了一种复合减振板材，是在两层金属板(例如钢板、铝板)之间夹一层高分子树脂作为阻尼层，经复合加工而成的，其阻尼性能得以大幅度提高，但由于其层间结合强度差，中间层的树脂不耐热，导电性差，因而不适于进行焊接、冷变形再加工等处理。

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是，提供一种阻尼和力学性能好、可焊接、便于再加工、耐腐蚀的高阻尼铝合金复合材料。

本发明的方案是，以增强型铝合金为中间层，与加在两侧的高阻尼铝合金制成层压复合板。必要时最外层再复合一层防腐的金属外包层。

为提高层间的结合强度，在高阻尼铝合金与增强型铝合金之间加入一界面相容的金属过渡层。

高阻尼铝合金的组成为：

Al20-40％；Zn55-80％；0-5％为Zr、Ce、Ti、Ni中选择的一种或一种以上，这几种元素的加入，对提高力学性能和阻尼性能有利。

增强型铝合金的组成为：

Al89-98％；Mg2-6％；0-5％为Mn、Cu、Cr、Ti、B中选择的一种或一种以上，这几种元素的加入，对提高力学性能有利。

外包层为纯铝，为提高耐蚀性能，可含有0-5％的Zn，Mg、Mn、Cr、Ti中选择的一种或一种以上，外包层的厚度为0.01-0.1mm。

过渡层可用纯铝，或各组份含量介于高阻尼铝合金和增强型铝合金所用组份含量之间的铝基合金；其厚度为0.01-0.1mm。

板材中，一层高阻尼铝合金的厚度与一层增强型铝合金的厚度之比a/b在0.05-0.5范围。随a/b值的增大，内耗值Q^-1、比重ρ和延展率δ₅均增加，但抗拉强度δ_b降低，厚度比大于0.3时，Q^-1的增加变慢，最佳综合性能的a/b值位于0.2-0.35之间。

复合板的加工方法是：

1.热轧复合，轧制温度为200-400℃，控制总变形量≥60％的条件下进行热轧复合；

2.在300-420℃条件下保温10分钟至20小时，然后以≥10℃/秒的速度冷却至≤50℃，冷却速度过低，Q^-1变差；

3.在20-150℃再次轧制，控制总变形量为20-90％；

4.稳定化退火，退火温度为50-200℃，停留时间为5分钟至100小时。

本发明的高阻尼铝合金层压复合板，其主要性能如下：

阻尼性能：Q^-1≥2.0×10^-2(1Hz，18℃)

力学性能：δ_b≥250MPa，δ₅≥8％

冷弯性能：内弯半径等于板厚时冷弯90°不裂

比重：ρ＝3.0～3.8

可焊接，耐蚀性与LY12CZ相当，特别适于作舰船、航空材料使用。

图1为七层铝合金组成的高阻尼层压复合板材结构示意图；

图2为高阻尼层压复合板材的复合工艺流程图。

实施例1：

如图1所示，高阻尼铝合金层压复合板由七层铝合金构成，成品板材厚度为2mm，其中1为增强型铝合金，其材质组成(重量)为：Al92％，Mg4.5％，3.5％的Mn、Cu、Cr、Ti、B；两侧面为高阻尼铝合金层2，其材质组成(重量)为：Al24％，Zn74％，2％的Cu、Zr、Ce、Ni、Ti；外包层3为铝合金，其材质组成(重量)为：Al99％，Zn1％；厚度为0.05mm。过渡层4为0.05mm厚的工业纯铝。

复合工艺流程如图2所示。其中，热轧复合工艺：轧制温度为360℃，总变形量80％；淬火工艺；淬火温度360℃，保温3小时，然后以40℃/秒速度冷却至50℃；再轧制工艺；轧制温度150℃，总变形量为50％；稳定退火工艺；100℃保温24小时。

高阻尼铝合金层与增强型铝合金层厚度比a/b与材料性能的关系如表1所示。

表1：