CN104624703A - 一种任意组合多层金属复合板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种任意组合多层金属复合板的制造方法，属于冶金行业轧钢领域。主要步骤包括坯料的切取、表面处理、组合焊接、真空密封金属套、多次加热和轧制复合。其特点是：能简单高效地制备出10层以上的多层复合板，解决了直接轧制法难以制备、累积叠轧法工艺复杂的问题，并且对设备要求不高，制备出的复合板性能较好，适合工业批量生产；相比于传统工艺，本发明中各种板坯的数量、厚度及叠放顺序比较灵活，能制备出各种厚度配比及花纹的层状复合板，应用范围更广。

Description

一种任意组合多层金属复合板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种任意组合多层金属复合板的制造方法，属于冶金行业轧钢领域。

背景技术

多层金属复合板将两种组元以上的金属通过液态或固态的方式制备成形的复合材料。与单一金属材料相比，经过合理设计复合成形的金属层状复合板结合了组元金属材料各自的优点，不仅可以节约贵金属用量，而且可以获得单一组元金属所不具备的物理化学性能。例如，将强度较高的金属与韧性较高的金属进行复合，能使材料的强韧性相统一，用于生产刀具、复合装甲等；Mo/Cu/Fe多层复合板具有优良的宽频电磁屏蔽性能，可以用于电子封装材料等。

目前，多层金属复合板的制备方法主要有:压焊复合法、浇铸复合法和累积叠轧法等。压焊复合是借助压力使待焊金属产生塑性变形而实现固态焊接；浇铸复合是将一种材料(固相)和另一种材料(液相)在铸模内进行组合，液态金属凝固后形成复合材料；累积叠轧法是指在一定的压下量(＞50％)下将两块金属板轧制复合，将结合的板坯反复切割，叠加在一起并重复进行多道次轧制。

专利CN 102529219 A“多层金属复合板压焊式生产流水线”公开了一种超声波压焊和电弧喷涂生产多层复合板的方法，但其设备昂贵，工艺繁琐，复合层数较少；专利CN 102357525A“一种多层铜/钼结构复合板的制造方法”和专利CN 101530860 B“一种铝镁超细晶多层结构复合板的制造方法”都提出累积轧制法生产层数较多的金属复合板，但该工艺需在氩气/氢气保护的加热炉中保温，道次压下量较大，每道次轧后需要切边处理并且重新清理结合界面，过程繁琐；另外，该专利提出铆钉连接板坯并打磨出一定坡度，此方法在复合层数较多时效率很低。

按照现有生产工艺，对于10层以上的复合板，并未能提出简单高效的制备工艺。其难点主要在于：

1)板坯数量较多时，常规的焊接抽真空方法难以保证各层复合界面之间的真空度；

2)多层板坯在轧制过程中会发生层间滑动，难以复合；

3)常规的轧制工艺不能满足多层复合板大压下量的要求。

因此，本发明针对上述情况，提出了一种任意组合多层金属复合板制造方法。

发明内容

本发明提出了一种任意组合多层金属复合板制造方法，具体步骤如下：

1)选用两种以上不同金属，切割为大小相同的坯块，机加工方法去除坯块结合表面的氧化皮至表面露出新鲜金属，之后进行化学表面清理，用清水冲洗吹干；

2)将一定数量和厚度的坯块按顺序叠放，并将头部固定、压实，采用氩弧焊将板坯轧制方向的前后两端逐层焊合；

3)将焊接固定后的坯料放入连接有钢管的金属套并对金属套进行抽真空；

4)用液压钳将钢管压合并焊接密封成真空管，实现密封；

5)将真空密封的坯料随炉加热并保温，之后进行热轧复合，对于形变量要求大的情况，则将热轧坯料切边后多次重复步骤5)，直到轧至所需厚度。

其中步骤1)中所述金属是不锈钢/碳钢、镁/铝、钛/铝、钛/铜、铝/铜、铜/钼、银/铜、镍/铜等可以结合的材料。

步骤2)中坯料的厚度、数量及叠放顺序可根据需求任意组合，采用氩弧焊逐层焊接固定。步骤5)中采用单道次小压下量轧制(5％～10％)，为达到大变形量(50％～95％)，可多次加热、轧制。

本发明有益效果在于：

1)本发明利用一种任意组合多层金属复合板制造方法制备出10层的多层复合板，解决了直接轧制法难以制备、累积叠轧法工艺复杂的问题。该发明对设备要求不高，制备出的复合板性能较好，适合工业批量生产；

2)相比于专利CN 102357525 A“一种多层铜/钼结构复合板的制造方法”和专利CN101530860 B“一种铝镁超细晶多层结构复合板的制造方法”，本发明中各层板坯的种类、厚度和叠放顺序比较灵活，能制备出各种厚度配比及花纹的层状复合板，应用也更广泛。

附图说明

图1为本发明的一种任意组合多层金属复合板制造方法的组坯抽真空流程图；

图2为实例一生产的多层复合板的组织图；

图3为实例二生产的多层复合板的组织图。

具体实施方式

实施例一：32层1Cr17/2Cr13复合板的制备

采用剪板机剪出尺寸为100mm×80mm×1mm的板坯，2Cr13和1Cr17两种材料各16块；采用机加工的方式去除板坯表面的氧化皮，直至表面露出新鲜金属，之后进行化学表面清理，用清水冲洗吹干；将两种板坯交替叠放(2Cr13-1Cr17-2Cr13-1Cr17…，共32层)，并将头部固定、压实，然后采用氩弧焊将板坯轧制方向的前后两端逐层焊合；将焊接固定后的板坯放入连接有钢管的金属套并抽真空；之后用液压钳将钢管压合并焊接，实现密封；组坯完成后放入加热炉，随炉加热至1200℃保温2h，出炉后立即开轧，每道次形变量10％左右，经8道次由32mm轧至12mm，总变形量62.5％，轧后空冷至室温；切边精整后检测其各项性能，达到不锈钢复合板的国家标准要求。

实施例二：67层1Cr17/2Cr13/Ni/9Cr18复合板的制备

采用剪板机剪出以下尺寸数量为的板坯：2Cr13和1Cr17各32块(100mm×80mm×1mm)，Ni板两块(100mm×80mm×0.4mm)，9Cr18一块(100mm×80mm×10mm)；采用机加工的方式去除板坯表面的氧化皮，直至表面露出新鲜金属，之后进行化学表面清理，用清水冲洗吹干；将板坯按顺序叠放(1Cr17-2Cr13…1Cr17-Cr13-Ni-9Cr18-Ni-2Cr13-1Cr17…2Cr13-1Cr17，共67层)，并将头部固定、压实，然后采用氩弧焊将板坯轧制方向的前后两端逐层焊合；将焊接固定后的板坯放入连接有钢管的金属套并抽真空；之后用液压钳将钢管压合并焊接，实现密封；组坯完成后放入加热炉，随炉加热至1200℃保温2h，出炉后立即开轧，经七道次由75mm轧至34mm，变形量55％；切边精整，去除未复合部分，放入加热炉加热至1200℃保温1h，经5道次由34mm轧至9mm，变形量74％；再次回炉保温1h，经4道次轧至2.5mm，轧后空冷至室温，总变形量95％；切边精整后检测其各项性能，达到不锈钢复合板的国家标准要求。

实施例三：20层Mg/Al复合板的制备

采用剪板机剪出以下尺寸数量为的板坯：L2纯铝(100mm×80mm×1mm)和AZ31镁合金(100mm×80mm×0.5mm)各10块；采用机加工的方式去除板坯表面的氧化皮，直至表面露出新鲜金属，之后进行化学表面清理，用清水冲洗吹干；将两种板坯交替叠放(Mg-Al-Mg-Al…，共30层)，并将头部固定、压实，然后采用氩弧焊将板坯轧制方向的前后两端逐层焊合；将焊接固定后的板坯放入连接有钢管的金属套并抽真空；之后用液压钳将钢管压合并焊接，实现密封；组坯完成后随炉加热至350℃保温0.5h后进行热轧，经反复加热轧制，轧至3mm；切边精整后检测其各项性能，达到复合板的国家标准要求。

Claims (4)

1.一种任意组合多层金属复合板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选用两种以上不同金属，切割为大小相同的坯块，机加工方法去除坯块结合表面的氧化皮至表面露出新鲜金属，之后进行化学表面清理，用清水冲洗吹干；

2)将一定数量和厚度的坯块按顺序叠放，并将头部固定、压实，采用氩弧焊将板坯轧制方向的前后两端逐层焊合；

3)将焊接固定后的坯料放入连接有钢管的金属套并对金属套进行抽真空；

4)用液压钳将钢管压合并焊接密封成真空管，实现密封；

5)将真空密封的坯料随炉加热并保温，之后进行热轧复合，对于形变量要求大的情况，则将热轧坯料切边后多次重复步骤5)，直到轧至所需厚度。

2.如权利要求1所述一种任意组合多层金属复合板的制造方法，其特征是步骤1)中所述金属是不锈钢/碳钢、镁/铝、钛/铝、钛/铜、铝/铜、铜/钼、银/铜、镍/铜。

3.如权利要求1所述一种任意组合多层金属复合板的制造方法，其特征是步骤2)中坯料的厚度、数量及叠放顺序根据需求任意组合，采用氩弧焊逐层焊接固定。

4.如权利要求1所述一种任意组合多层金属复合板的制造方法，其特征是步骤5)中采用单道次5％～10％的小压下量轧制，为达到50％～95％的大变形量，需要多次加热、轧制。