CN103895313A - 一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法 - Google Patents

一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103895313A
CN103895313A CN201410095880.5A CN201410095880A CN103895313A CN 103895313 A CN103895313 A CN 103895313A CN 201410095880 A CN201410095880 A CN 201410095880A CN 103895313 A CN103895313 A CN 103895313A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rolling
composite board
amorphous alloy
based amorphous
vacuum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410095880.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103895313B (zh
Inventor
寇宏超
唐斌
王军
牛春兴
李金山
孙智刚
胡锐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201410095880.5A priority Critical patent/CN103895313B/zh
Publication of CN103895313A publication Critical patent/CN103895313A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103895313B publication Critical patent/CN103895313B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法，将真空扩散连接技术和热轧复合技术相结合，实现了的多层复合板材的制备，真空扩散连接以及热轧复合过程选取加工温度在非晶合金过冷液相区内，利用非晶合金在过冷液相区内具有粘度低、流变应力小、元素扩散加速等特点，实现了铁基非晶合金和铜两种材料的有效连接，成功制备了铁基非晶合金-铜的多层复合板材。热轧过程中薄层表面受到剪切力作用下，内部新鲜金属在短时间内暴露，并在压力下彼此接触、粘结，在界面处形成有效焊接；真空退火过程可以进一步提高界面处元素扩散距离，提高冶金结合的强度，并释放轧制应力。

Description

一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法
技术领域
本发明属于非晶合金和晶态材料连接技术领域，涉及铁基非晶合金合金和铜的多层复合板制备工艺方法。
背景技术
非晶合金是一类不具有传统金属材料晶体结构的新型合金，原子处于长程无序、短程有序的状态。
目前，非晶合金和晶态材料的连接方法诸多，主要有激光焊接技术、电子束焊接技术、脉冲电流焊接技术，以及爆炸焊接技术、摩擦焊接技术等，但这些方法在制备多层复合板的过程中受到极大的限制，均无法一次完成大面积、多焊接面的焊接过程。
文献“X.F.Li,K.F.Zhang,G.F.Wang.Preparation and Tensile Properties of AmorphousFe78Si9B13/nano-Ni laminated composite.Materials Letters.2007,61(27):4901～4905”中通过电沉积的方法制备了铁基非晶和金属镍的层状材料，但这种方法在制备多层复合板材中受到限制，制备效率较低，制备成本较高。
文献“Cao,Q.,et al.,Effect of rolling deformation on the microstructure of bulkCu60Zr20Ti20metallic glass and its crystallization.Acta materialia,2006.54(16):p.4373-4383”中研究了非晶合金的轧制行为，以及轧制过程中非晶微结构的变化，给出了非晶合金轧制的重要的应用前景，但是，未涉及非晶和其他晶态材料轧制复合的内容。
在非晶合金和晶态材料的连接方法研究中，一个重要的发展方向是低成本化和高效率。激光焊接技术、电子束焊接技术、脉冲电流焊接技术等方式对设备要求高，成本较高，无法满足较大尺寸焊接平面的焊接需求，对于多层复合材料的焊接制备效率和可行性上存在明显不足。
发明内容
为克服现有技术中存在的制备效率较低，制备成本较高的不足，本发明提出了一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法。
本发明的具体过程是：
步骤1，预处理：去除铁基非晶合金箔与铜箔表面氧化层，入无水酒精中清洗，并冷风吹干。将多层铁基非晶箔材与多层铜箔材以相互间隔的形式叠放，并用铜箔作为包套，以90°交叉形式将其包裹。
步骤2，预扩散连接：将试样放入真空扩散焊机中，真空度抽至5×10-3Pa～7×10-3Pa时，对真空扩散焊机以梯度升温的方式升温至400～650℃。当真空扩散焊机升温至400～650℃后，通过所述真空扩散焊机对试样施加30～40MPa压力，并保温保压30～50min。保温保压结束后，试样随炉冷却，得到预扩散连接后的复合板材。所述真空扩散焊机的梯度升温过程是：第一次升温以10℃/min～20℃/min的加热速度升温至250℃并保温30min；保温结束后，继续第二次升温；第二次升温以10℃/min～20℃/min的加热速度升温至400～650℃。
步骤3，热轧复合：将预扩散连接后的复合板材置于热轧机中，在400～650℃下进行热轧。热轧中，控制复合板材每道次的轧制变形量为10～15%，总轧制变形量为20～60%，通过多道次热轧过程完成所述预扩散连接后的复合板材的轧制复合，每次轧制过后的试样返回加热炉进行保温。
步骤4，真空退火：轧制过后，将经过热轧复合的复合板材置于真空炉内，采用常规方法进行真空退火处理，得到铁基非晶合金箔和铜箔的复合板材。所述退火处理的温度为400～650℃，保温时间为30～60min。
由于采用以上技术方案，本发明具有以下优点：
1、本发明将真空扩散连接技术和热轧复合技术相结合，实现了的多层复合板材的制备，是一种灵活高效的制备方法。
2、真空扩散连接以及热轧复合过程选取加工温度在非晶合金过冷液相区内，利用非晶合金在过冷液相区内具有粘度低、流变应力小、元素扩散加速等特点，实现了铁基非晶合金和铜两种材料的有效连接，成功制备了铁基非晶合金-铜的多层复合板材。
3、热轧过程中薄层表面受到剪切力作用下，内部新鲜金属在短时间内暴露，并在压力下彼此接触、粘结，在界面处形成有效焊接。真空退火过程可以进一步提高界面处元素扩散距离，提高冶金结合的强度，并释放轧制应力。
4、热轧复合过程可以通过控制轧辊距离精确控制变形后复合板材的厚度。
附图说明
图1是铁基非晶合金-铜多层复合板材真空扩散连接工艺曲线示意图。
图2是采用真空扩散连接、热轧复合工艺获得的铁基非晶合金-铜的多层复合板材连接界面显微组织的照片。
图3是获得的铁基非晶合金-铜的多层复合板材连接界面扫描照片。
图4是采用该工艺制备的复合板实体的照片。
图5是本发明的流程图。
具体实施方式
实施例一：
本实施例是一种铁基非晶箔（Fe78Si9B13）和铜箔的40层复合板的制备方法。所述铁基非晶箔、铜箔尺寸均为100×100mm2，厚度为30μm。
步骤1，预处理：依次采用20%的盐酸酒精溶液清洗和超声清洗等方法去除铁基非晶合金箔与铜箔表面氧化层，然后放入无水酒精中清洗，并冷风吹干。将20层铁基非晶箔材与20层铜箔材以ABAB···AB的次序叠放，并用2张50μm厚度的铜箔作为包套，以90°交叉形式将其包裹。
步骤2，预扩散连接：将试样放入真空扩散焊机中，真空度抽至5×10-3Pa～7×10-3Pa时，对真空扩散焊机以梯度升温的方式升温至400～650℃。具体是：第一次升温以10℃/min～20℃/min的加热速度升温至250℃并保温30min；保温结束后，继续第二次升温；第二次升温以10℃/min～20℃/min的加热速度升温至400～650℃，当真空扩散焊机升温至400～650℃后，通过所述真空扩散焊机对试样施加30～40MPa压力，并保温保压30～50min。保温保压结束后，试样随炉冷却，得到预扩散连接后的复合板材。
本实施例中，真空扩散焊机第二次升温至430℃，对试样加压至40MPa，保温保压时间为50min。两次升温的速度均为20℃/min。
步骤3，热轧复合：将预扩散连接后的复合板材置于热轧机中，在400～650℃下进行热轧。热轧中，控制复合板材每道次的轧制变形量为10～15%，总轧制变形量为20～60%，通过多道次热轧过程完成所述预扩散连接后的复合板材的轧制复合，每次轧制过后的试样返回加热炉进行保温。
本实施例中，热轧温度为480℃，预扩散连接后的复合板材的厚度为1.2mm，经过三道次轧制。第一次轧制使复合板材厚度从1.2mm减薄至1.05mm，样品回炉保温3min。保温结束后继续进行第二次轧制，使复合板材轧制后复合板材厚度从1.05mm减薄至0.90mm，样品回炉保温3min，保温结束后继续进行第三次轧制，复合板材厚度由0.90mm减薄至0.80mm。
步骤4，真空退火：轧制过后，将经过热轧复合的复合板材置于真空炉内，采用常规方法进行真空退火处理，得到铁基非晶合金箔和铜箔的复合板材。所述退火处理的温度为400～650℃，保温时间为30～60min。
本实施例中，复合板材真空退火温度为480℃，保温时间为60min。
实施例二：
本实施例是一种铁基非晶箔（Fe78Si9B13）和铜箔的40复合板材的制备方法。所述铁基非晶箔，铜箔尺寸均为100×100mm2，厚度为30μm。
步骤1，预处理：依次采用20%的盐酸酒精溶液清洗和超声清洗等方法去除铁基非晶合金箔与铜箔表面氧化层，然后放入无水酒精中清洗，并冷风吹干。将20层铁基非晶合金箔与20层铜箔以ABAB·AB的次序叠放，并用2张50μm厚度的铜箔作为包套，以90°交叉形式将其包裹。
步骤2，预扩散连接：将试样放入真空扩散焊机中，真空度抽至5×10-3Pa～7×10-3Pa时，对真空扩散焊机以梯度升温的方式升温至400～650℃。具体是：第一次升温以10℃/min～20℃/min的加热速度升温至250℃并保温30min；保温结束后，继续第二次升温；第二次升温以10℃/min～20℃/min的加热速度升温至400～650℃，当真空扩散焊机升温至400～650℃后，通过所述真空扩散焊机对试样施加30～40MPa压力，并保温保压30～50min。保温保压结束后，试样随炉冷却，得到预扩散连接后的复合板材。本实施例中，真空扩散焊机第二次升温至480℃，对试样加压至30MPa，保温保压时间为30min。升温速度为20℃/min。
步骤3，热轧复合：
将预扩散连接后的复合板材置于热轧机中，在400～650℃下进行热轧。热轧中，控制复合板材每道次的轧制变形量为10～15%，总轧制变形量为20～60%，通过多道次热轧过程完成所述预扩散连接后的复合板材的轧制复合，每次轧制过后的试样返回加热炉进行保温。
本实施例中，热轧温度为430℃，预扩散连接后的复合板材的厚度为1.2mm，经过三道次轧制。第一次轧制使复合板材厚度从1.2mm减薄至1.05mm，样品回炉保温3min。保温结束后继续进行第二次轧制，使复合板材轧制后复合板材厚度从1.05mm减薄至0.90mm，样品回炉保温3min，保温结束后继续进行第三次轧制，复合板材厚度由0.90mm减薄至0.80mm。
步骤4，真空退火：轧制过后，将经过热轧复合的复合板材置于真空炉内，采用常规方法进行真空退火处理，得到铁基非晶合金箔和铜箔的复合板材。所述退火处理的温度为400～650℃，保温时间为30～60min。
本实施例中，复合板材真空退火温度为430℃，保温时间为60min。
本发明还提出以下实施例。各实施例的制备过程与实施例一和实施例二的过程相同。各实施例中铁基非晶合金成分及各步骤的参数如表一所示：
表一
Figure BDA0000476944050000061
所述各实施例获得的铁基非晶合金-铜的多层复合板材界面结合良好。

Claims (2)

1.一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法，其特征在于，具体过程是：
步骤1，预处理：去除铁基非晶合金箔与铜箔表面氧化层，入无水酒精中清洗，并冷风吹干；将多层铁基非晶箔材与多层铜箔材以相互间隔的形式叠放，并用铜箔作为包套，以90°交叉形式将其包裹；
步骤2，预扩散连接：将试样放入真空扩散焊机中，真空度抽至5×10-3Pa～7×10-3Pa时，对真空扩散焊机以梯度升温的方式升温至400～650℃；当真空扩散焊机升温至400～650℃后，通过所述真空扩散焊机对试样施加30～40MPa压力，并保温保压30～50min；保温保压结束后，试样随炉冷却，得到预扩散连接后的复合板材；
步骤3，热轧复合：将预扩散连接后的复合板材置于热轧机中，在400～650℃下进行热轧；热轧中，控制复合板材每道次的轧制变形量为10～15%，总轧制变形量为20～60%，通过多道次热轧过程完成所述预扩散连接后的复合板材的轧制复合，每次轧制过后的试样返回加热炉进行保温；
步骤4，真空退火：轧制过后，将经过热轧复合的复合板材置于真空炉内，采用常规方法进行真空退火处理，得到铁基非晶合金箔和铜箔的复合板材；所述退火处理的温度为400～650℃，保温时间为30～60min。
2.如权利要求1所述一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法，其特征在于，步骤2中所述真空扩散焊机的梯度升温过程是是：第一次升温以10℃/min～20℃/min的加热速度升温至250℃并保温30min；保温结束后，继续第二次升温；第二次升温以10℃/min～20℃/min的加热速度升温至400～650℃。
CN201410095880.5A 2014-03-14 2014-03-14 一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法 Active CN103895313B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410095880.5A CN103895313B (zh) 2014-03-14 2014-03-14 一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410095880.5A CN103895313B (zh) 2014-03-14 2014-03-14 一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103895313A true CN103895313A (zh) 2014-07-02
CN103895313B CN103895313B (zh) 2015-10-07

Family

ID=50987034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410095880.5A Active CN103895313B (zh) 2014-03-14 2014-03-14 一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103895313B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105522804A (zh) * 2015-12-09 2016-04-27 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种层状复合材料及其制备方法
CN106655663A (zh) * 2017-01-13 2017-05-10 临沂大学 一种风力发电机定子铁芯
CN108339853A (zh) * 2018-01-10 2018-07-31 上海交通大学 一种金属玻璃微米箔及其制备方法
WO2018153094A1 (zh) * 2017-02-24 2018-08-30 东莞帕姆蒂昊宇液态金属有限公司 一种非晶合金电子产品外壳与中板的接合方法
CN111468729A (zh) * 2020-04-06 2020-07-31 华中科技大学 一种非晶合金的粉末轧制方法及装置
CN111672904A (zh) * 2020-05-27 2020-09-18 北京科技大学 一种钛钢层状复合薄卷制备方法
CN112008224B (zh) * 2020-10-19 2021-01-01 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种粉末高温合金双辐板空心涡轮盘的连接方法
CN112388313A (zh) * 2020-10-26 2021-02-23 郑州机械研究所有限公司 制备复合带材的方法及装备
CN116690127A (zh) * 2023-08-07 2023-09-05 陕西长羽航空装备股份有限公司 一种双金属复合材料过渡接头的焊接成型方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH026019A (ja) * 1988-06-27 1990-01-10 Masami Kobayashi アモルフアス合金箔と金属板の積層材の製造法
CN102848073A (zh) * 2012-10-10 2013-01-02 西北工业大学 非晶合金-铜层状复合材料的制备方法及制备模具
CN102873938A (zh) * 2012-10-10 2013-01-16 西北工业大学 一种Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH026019A (ja) * 1988-06-27 1990-01-10 Masami Kobayashi アモルフアス合金箔と金属板の積層材の製造法
CN102848073A (zh) * 2012-10-10 2013-01-02 西北工业大学 非晶合金-铜层状复合材料的制备方法及制备模具
CN102873938A (zh) * 2012-10-10 2013-01-16 西北工业大学 一种Fe-Si-B非晶合金-铜层状复合材料及其制备方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105522804A (zh) * 2015-12-09 2016-04-27 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种层状复合材料及其制备方法
CN106655663A (zh) * 2017-01-13 2017-05-10 临沂大学 一种风力发电机定子铁芯
CN106655663B (zh) * 2017-01-13 2019-10-08 临沂大学 一种风力发电机定子铁芯
WO2018153094A1 (zh) * 2017-02-24 2018-08-30 东莞帕姆蒂昊宇液态金属有限公司 一种非晶合金电子产品外壳与中板的接合方法
CN108339853A (zh) * 2018-01-10 2018-07-31 上海交通大学 一种金属玻璃微米箔及其制备方法
CN111468729B (zh) * 2020-04-06 2021-12-31 华中科技大学 一种非晶合金的粉末轧制方法及装置
CN111468729A (zh) * 2020-04-06 2020-07-31 华中科技大学 一种非晶合金的粉末轧制方法及装置
CN111672904A (zh) * 2020-05-27 2020-09-18 北京科技大学 一种钛钢层状复合薄卷制备方法
CN111672904B (zh) * 2020-05-27 2021-11-30 北京科技大学 一种钛钢层状复合薄卷制备方法
CN112008224B (zh) * 2020-10-19 2021-01-01 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种粉末高温合金双辐板空心涡轮盘的连接方法
CN112388313A (zh) * 2020-10-26 2021-02-23 郑州机械研究所有限公司 制备复合带材的方法及装备
CN116690127A (zh) * 2023-08-07 2023-09-05 陕西长羽航空装备股份有限公司 一种双金属复合材料过渡接头的焊接成型方法
CN116690127B (zh) * 2023-08-07 2023-11-03 陕西长羽航空装备股份有限公司 一种双金属复合材料过渡接头的焊接成型方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103895313B (zh) 2015-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103895313B (zh) 一种铁基非晶合金-铜多层复合板材的制备方法
CN103572187B (zh) 一种轻质金属间化合物基层状复合材料的制备方法
CN104209697B (zh) 一种层状钛铝复合板的制备方法
CN106180729B (zh) 一种制备金属封装金属间化合物基叠层复合装甲的方法
CN106077937B (zh) 一种铝-铜双金属复合材料的制备方法
CN102615102A (zh) 铜铝复合板带的冷轧制造方法
US10392687B2 (en) Method for manufacturing a metal assembly having a sheet of thermally treated aluminum to obtain alpha alumina and another sheet having surface irregularities that become embedded in said surface during roll bonding
Srivastava et al. Microstructural characteristics of accumulative roll-bonded Ni-Al-based metal-intermetallic laminate composite
CN102886599B (zh) 一种扩散焊制备多层非晶合金与晶态金属复合结构的方法
SE535938C2 (sv) Kompositledare samt metod för tillverkning av kompositledare
CN102126112B (zh) 一种电真空器件内电磁屏蔽多层复合材料的制备方法
CN107552564A (zh) 铜铝复合板的热轧生产工艺
CN109177426A (zh) 一种铝镁夹层复合板的热压复合方法
CN101402155A (zh) 一种高温结合强度的铝钢复合带材制备工艺与方法
CN105382406B (zh) TiAl‑Ni异种金属的连接方法
CN105478474A (zh) 一种用于加工汽车油冷器底板的铝合金复合板复合方法
CN103612008A (zh) 基于瞬间液相扩散连接的镁合金/铜复合板的制备方法
CN101746088A (zh) 一种层状铝铜复合板及其制备方法
CN103551383A (zh) 镁-钢复合板及其制备方法
CN103753123B (zh) 使用中间层扩散制备多层非晶合金与铜复合结构的方法
Da Huo et al. Formability and interface structure of Al/Mg/Al composite sheet rolled by hard-plate rolling (HPR)
CN106623424A (zh) 一种多层耐蚀轻质铝钛复合板的制备方法
CN111530930A (zh) 一种镁铝层合板的热轧制备方法
CN103537881B (zh) 一种铝锂合金板表面包铝的制备方法
CN106563696A (zh) 内层含槽叠层复合金属板材的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant