CN105034526A - 一种金属复合板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及加工制造技术领域，尤其涉及一种金属复合板的制备方法，所述方法包括：通过对至少一个基板和与所述至少一个基板中每个基板对应的至少一个覆板执行组合过程，获得至少一个组合坯；对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温；对所述至少一个组合坯先后进行第二阶段加热和第二阶段保温；轧制所述至少一个组合坯，形成所述金属复合板。本发明通过对组合坯分别两阶段进行加热和保温，能够使不同材料间存在一定温差，从而在轧制时，不同材料的变形抗力趋于一致，最终得到的金属复合板板形好，且，操作简单、适用面广，无需对现有设备进行改造，该制备方法可直接应用于现有的轧制设备中。

Description

一种金属复合板的制备方法
技术领域
本发明涉及加工制造技术领域，尤其涉及一种金属复合板的制备方法。
背景技术
金属复合板是由两种或多种性能不同的金属材料经特殊工艺复合而成的新型材料，与单一金属组元相比，经过合理设计组合后的金属复合板结合了金属组元各自的优点，可以获得单一金属所不具备的力学、物理和化学性能，因此，被广泛应用在航空航天、石油、化工、冶金、机械、汽车、轮船、建筑等领域中。
金属复合板常见的制备方法包括爆炸复合法、钎焊复合法和轧制复合法，而，轧制复合法是应用最广泛的一种方法，目前采用轧制复合法已能够实现铜合金、钢铝合金、钢钛合金等材料的复合。但是，在利用轧制复合法进行轧制的过程中，由于两种材料性能的差异，其在轧制过程中变形量也不同，通常在相同的轧制条件下，较软材料由于变形抗力较小而更易发生变形，因此，较软材料的变形量大于较硬材料，由于变形量的差别，常发生板坯向较硬材料弯曲的现象，尤其是进行复合板连续轧制时或材料间性能差异非常大时，表现的尤为明显，具体表现为复合板端部上翘或下扣，从而，将会撞击轧机机架护板，严重阻碍了轧制的正常进行。
现有技术为克服上述问题，通常采用对称组坯和不等温轧制的方法进行轧制。例如，在一种方法中，采用对称组坯，即，采用基板—覆板—防粘剂—覆板—基板的对称的四层结构，但采用该方法存在操作复杂、板坯原料厚度较大、不适用于冷轧复合的问题。而，在另一种方法中，轧制前将爆炸复合后的钛钢复合板坯的上下表面分别加热至不同的温度，再进行多道次轧合，并且在每道次轧制前对钛表面进行喷水处理保持上下表面温差，但采用该方法在对爆炸复合后的板坯上下表面进行不等温加热时，操作上具有一定难度，同时由于板坯表面积较大，温度的均匀性难以保证。
综上所述，对于金属复合板的轧制，采用现有技术中的方法存在操作复杂、适用面窄的问题。
发明内容
本发明通过提供一种金属复合板的制备方法，解决了现有技术中轧制金属复合板所存在的操作复杂、适用面窄的技术问题。
本发明实施例提供了一种金属复合板的制备方法，所述方法包括：
通过对至少一个基板和与所述至少一个基板中每个基板对应的至少一个覆板执行组合过程，获得至少一个组合坯；
对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温；
对所述至少一个组合坯先后进行第二阶段加热和第二阶段保温；
轧制所述至少一个组合坯，形成所述金属复合板。
优选的，对于一个所述基板和与所述基板对应的一个所述覆板而言，所述组合过程具体包括：
分别对所述基板和所述覆板的任一面进行毛化处理；
将毛化处理后的所述基板和所述覆板叠放，其中，所述基板和所述覆板未进行毛化处理的一面相对；
在真空中焊合所述基板和所述覆板，形成一个所述组合坯。
优选的，所述对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温，具体包括：
将所述至少一个组合坯加热至第一温度；
在所述第一温度下，以第一保温时间对所述至少一个组合坯进行保温。
优选的，所述第一温度满足第一温度范围，其中，所述第一温度范围为低于轧制温度50～200℃的范围。
优选的，所述第一保温时间满足公式：t1＝a×h，其中，t1为所述第一保温时间，a为保温系数，h为所述至少一个组合坯的厚度。
优选的，所述对所述至少一个组合坯先后进行第二阶段加热和第二阶段保温，具体包括：
以第一升温速度将所述至少一个组合坯加热至轧制温度；
在所述轧制温度下，以第二保温时间对所述至少一个组合坯进行保温。
优选的，所述第一升温速度的范围为1～10℃/s。
优选的，所述第二保温时间的范围为5～15min。
优选的，当所述至少一个组合坯中组合坯的数量为偶数时，在对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温之前，所述方法还包括：
将所述至少一个组合坯成对叠放；
其中，一对组合坯中包含的第一组合坯和第二组合坯按照第一叠放顺序叠放，在所述第一叠放顺序中，所述第一组合坯中硬度相对软的一面与所述第二组合坯中硬度相对软的一面相对。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明通过对组合坯分为两阶段进行加热和保温，能够使不同材料间存在一定温差，从而在轧制时，不同材料的变形抗力趋于一致，最终得到的金属复合板板形好，且，操作简单、适用面广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种金属复合板的制备方法的流程图。
具体实施方式
为解决现有技术中轧制金属复合板所存在的操作复杂、适用面窄的技术问题，本发明提供一种金属复合板的制备方法。
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供一种金属复合板的制备方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：通过对至少一个基板和与所述至少一个基板中每个基板对应的至少一个覆板执行组合过程，获得至少一个组合坯。
步骤102：对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温。
步骤103：对所述至少一个组合坯先后进行第二阶段加热和第二阶段保温。
步骤104：轧制所述至少一个组合坯，形成所述金属复合板。
在步骤101中，根据一个基板和对应的一个覆板能够获得一个组合坯，从而，根据多个基板和对应的多个覆板能够获得多个组合坯。具体来讲，对于一个基板和一个覆板而言，所执行的组合过程具体包括：
分别对所述基板和所述覆板的任一面进行毛化处理；
将毛化处理后的所述基板和所述覆板叠放，其中，所述基板和所述覆板未进行毛化处理的一面相对；
在真空中焊合所述基板和所述覆板，形成一个所述组合坯。
在具体实施过程中，对于一个组合坯的加工，首先，选取长度和宽度相同的基板和覆板，通常，基板和覆板的材料不同，接着，除去基板和覆板表面的氧化物及锈蚀，对基板和覆板的任一表面进行毛化处理，优选的，该毛化处理为激光毛化处理，使基板和覆板表面具有不同的粗糙度，硬度相对低的材料表面具有相对高的粗糙度，从而，在轧制过程中获得较大的轧制力，进一步使两种材料的变形抗力趋于一致，达到改善板形的目的。在激光毛化处理后，清洗加工面，除尽油污。然后，将基板和覆板相对叠放，基板和覆板的四周对齐，并且，基板和覆板未进行激光毛化处理的一面相接触。最后，在真空室内，将组合好的基板和覆板之间抽真空后焊合，形成一个组合坯，通过抽取真空，有效减少后续过程中界面的氧化，能够增加金属复合板的复合强度。采用相同的加工方法，对于多个基板和覆板而言，能够获得多个组合坯。
在得到组合坯之后，执行加热过程，加热过程在保护气氛加热炉内执行，并且有惰性气体保护，以减少组合坯表面的氧化。加热过程分为两个阶段，即，步骤102和步骤103。其中，步骤102具体包括：
将所述至少一个组合坯加热至第一温度；
在所述第一温度下，以第一保温时间对所述至少一个组合坯进行保温。
具体来讲，在第一阶段中，将组合坯加热至第一温度并保温，其中，第一温度满足第一温度范围，第一温度范围为低于轧制温度50～200℃的范围，例如，若轧制温度为1150℃，则第一温度范围为950～1100℃。第一阶段保温的保温时间为第一保温时间，第一保温时间满足公式：t1＝a×h，其中，t1为第一保温时间，a为保温系数，h为至少一个组合坯的厚度，保温系数可以取0.7～1.2min/mm。
其中，当制备过程中包含多个组合坯时，即，进行复合板批量生产时，优选的，在步骤102之前，当所述至少一个组合坯中组合坯的数量为偶数时，在对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温之前，所述方法还包括：
将所述至少一个组合坯成对叠放；
其中，一对组合坯中包含的第一组合坯和第二组合坯按照第一叠放顺序叠放，在所述第一叠放顺序中，所述第一组合坯中硬度相对软的一面与所述第二组合坯中硬度相对软的一面相对。
具体来讲，当组合坯的总数量为偶数时，将组合坯成对叠放，例如，若包含第一组合坯、第二组合坯、第三组合坯和第四组合坯，则将第一组合坯和第二组合坯叠放，第三组合坯和第四组合坯叠放，其中，第一组合坯中硬度相对软的一面与第二组合坯中硬度相对软的一面相接触，第三组合坯中硬度相对软的一面与第四组合坯中硬度相对软的一面相接触。通过交替叠放，既能够避免轧机某一侧工作辊过度磨损，提高了轧制稳定性，又，由于硬度相对软的一面处于内部，其温度低于外部相对硬的一面，使得轧制时同一组合坯的基板和覆板的两个材料变形抗力趋于一致。
在步骤102之后，执行步骤103，其中，步骤103具体包括：
以第一升温速度将所述至少一个组合坯加热至轧制温度；
在所述轧制温度下，以第二保温时间对所述至少一个组合坯进行保温。
具体来讲，在第二阶段中，进行快速加热并进行短时保温，其中，第一升温速度满足范围1～10℃/s。第二保温时间满足范围5～15min。
在执行完第二阶段保温过程之后，将组合坯送入轧机轧制至所需厚度。本发明不仅适用于热轧复合，还适用于冷轧复合，在冷轧复合时，在执行完第二阶段保温过程之后，直接将组合坯送入冷轧机轧制即可。
本发明通过对组合坯分别两阶段进行加热和保温，能够使不同材料间存在一定温差，从而，在轧制时，不同材料的变形抗力趋于一致，最终得到的金属复合板板形好，且，操作简单、适用面广，无需对现有设备进行改造，该制备方法可直接应用于现有的轧制设备中。
在一个具体实施例中，制备不锈钢-碳钢复合板，其中，基板选用的材料为Q345碳钢，即碳钢板，覆板选用的材料为304不锈钢，即不锈钢板，基板和覆板的尺寸均为4000mm×800mm×25mm。首先，对基板和覆板表面进行铣床加工，除去表面的氧化物和锈蚀，再对碳钢板和不锈钢板的任一表面进行激光毛化处理，改变碳钢板和不锈钢板表面粗糙度，毛化后碳钢板表面粗糙度为Rz40～50，毛化后不锈钢板表面粗糙度为Rz20～30，加工完成后，清洗加工面，除尽油污。接着，将不锈钢板和碳钢板相对叠放，板坯四周对齐，两个板坯未毛化处理的表面接触。再，将组合好的板坯置于真空室内，抽真空后焊合，形成组合坯。最后，将焊合好的组合坯两两相对叠放置于气氛保护加热炉内，叠放时，碳钢板处于内侧，组合坯加热至1000℃并保温60min，再按6℃/s升温至1150℃并保温10min，取出组合坯送入轧机进行6道次轧制至10mm，最终得到10mm的304-Q345复合板。
在另一个具体实施例中，制备铝-不锈钢复合板，其中，基板选用的材料为204不锈钢，即不锈钢板，覆板选用的材料为纯铝，即铝板，基板和覆板的尺寸均为4500mm×850mm×10mm。首先，对基板和覆板表面进行铣床加工，除去表面的氧化物和锈蚀，再对不锈钢板和铝板的任一表面进行激光毛化处理，改变不锈钢板和铝板表面粗糙度，毛化后不锈钢板表面粗糙度为Rz20～30，毛化后铝板表面粗糙度为Rz70～80，加工完成后，清洗加工面，除尽油污。接着，将不锈钢板和铝板相对叠放，板坯四周对齐，两个板坯未毛化处理的表面接触。再，将组合好的板坯置于真空室内，抽真空后焊合，形成组合坯。最后，将焊合好的组合坯两两相对叠放置于气氛保护加热炉内，叠放时，铝板处于内侧，组合坯加热至500℃并保温50min，再按5℃/s升温至550℃并保温5min，取出组合坯送入轧机进行6道次轧制至6mm，最终得到6mm的AL-204复合板。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明通过对组合坯分别两阶段进行加热和保温，能够使不同材料间存在一定温差，从而在轧制时，不同材料的变形抗力趋于一致，最终得到的金属复合板板形好，且，操作简单、适用面广，无需对现有设备进行改造，该制备方法可直接应用于现有的轧制设备中。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种金属复合板的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
通过对至少一个基板和与所述至少一个基板中每个基板对应的至少一个覆板执行组合过程，获得至少一个组合坯；
对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温；
对所述至少一个组合坯先后进行第二阶段加热和第二阶段保温；
轧制所述至少一个组合坯，形成所述金属复合板。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于一个所述基板和与所述基板对应的一个所述覆板而言，所述组合过程具体包括：
分别对所述基板和所述覆板的任一面进行毛化处理；
将毛化处理后的所述基板和所述覆板叠放，其中，所述基板和所述覆板未进行毛化处理的一面相对；
在真空中焊合所述基板和所述覆板，形成一个所述组合坯。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温，具体包括：
将所述至少一个组合坯加热至第一温度；
在所述第一温度下，以第一保温时间对所述至少一个组合坯进行保温。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一温度满足第一温度范围，其中，所述第一温度范围为低于轧制温度50～200℃的范围。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一保温时间满足公式：t1=a×h，其中，t1为所述第一保温时间，a为保温系数，h为所述至少一个组合坯的厚度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述至少一个组合坯先后进行第二阶段加热和第二阶段保温，具体包括：
以第一升温速度将所述至少一个组合坯加热至轧制温度；
在所述轧制温度下，以第二保温时间对所述至少一个组合坯进行保温。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一升温速度的范围为1～10℃/s。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二保温时间的范围为5～15min。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述至少一个组合坯中组合坯的数量为偶数时，在对所述至少一个组合坯先后进行第一阶段加热和第一阶段保温之前，所述方法还包括：
将所述至少一个组合坯成对叠放；
其中，一对组合坯中包含的第一组合坯和第二组合坯按照第一叠放顺序叠放，在所述第一叠放顺序中，所述第一组合坯中硬度相对软的一面与所述第二组合坯中硬度相对软的一面相对。
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