CN109433822B - 一种铝镁夹层复合板的轧制复合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝镁夹层复合板的轧制复合方法，包括以下步骤：先对镁合金板进行晶粒细化预处理得超塑性细晶镁合金板，分别对铝合金板和超塑性细晶镁合金板进行表面处理，再按照芯层为超塑性细晶镁合金板和夹层为铝合金板进行错边叠放并固定，进行多道次复合轧制，且在每道次复合轧制前进行轧前热处理，轧后空冷；实现等厚铝镁板的轧制结合，获得具有优良力学性能的铝镁夹层复合板，其长度方向剧烈伸长，延伸系数达3.0，而宽度方向基本不变，宽展系数为1.0，降低复合板厚度，提高致密度和结合强度。

Description

一种铝镁夹层复合板的轧制复合方法
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种铝镁夹层复合板的轧制复合方法。
背景技术
随着铝镁合金力学性能大幅提升，逐渐替代传统结构钢材，在满足力学性能的同时大幅降低重量，实现节能减排和绿色环保的轻量化要求。铝镁复合板除具有铝镁自身的质量轻、性能好的特点外，还可以实现复合板优良力学性能。铝镁铝复合板的传统制备工艺包括爆炸焊、扩散焊和轧制工艺，其中：爆炸焊采用爆炸冲击波在高压作用下实现复合板界面结合，但由于爆炸的不可控和加工条件限制，导致复合板界面结合强度不均匀，难以实现自动化生产。扩散焊利用钎料实现界面结合，由于钎料熔点低，扩散效果不显著，导致界面结合强度不高。轧制工艺采用传统累积热轧，但由于镁合金属于密排六方结构，滑移系少，塑性低，变形能力差，导致在轧制过程中铝镁合金变形不均匀，在界面处形成一定程度的内应力，从而阻碍铝镁合金界面的结合，且由于镁合金的变形能力差导致铝镁铝复合板的变形协同性低，即在变形过程中铝合金变形较大、镁合金变形较小，造成复合板界面处裂纹的形成和扩展，导致铝镁复合板力学性能不佳。另外，室温轧制会导致复合板界面结合强度不高以及各向异性，致使复合板在各方向力学性能不一致，不适合工程应用。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现有技术的上述不足，提供一种铝镁夹层复合板的轧制复合方法，采用对镁合金大变形后再结晶热处理的方法实现镁合金晶粒细化的轧制前预处理，得到超塑性镁合金，解决镁合金塑性变形问题，从根本上提高复合板的界面结合强度和变形协调性，同时通过对轧制后的复合板进行热处理来改善复合板的各向异性。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
第一方面，上述铝镁夹层复合板的轧制复合方法，包括以下步骤：
(1)镁合金板进行晶粒细化预处理，得超塑性细晶镁合金板；
(2)分别对铝合金板和步骤(1)中超塑性细晶镁合金板进行表面处理；
(3)将步骤(2)处理后的板材按照芯层和夹层错边叠放并固定；其中，所述芯层为所述超塑性细晶镁合金板，所述夹层为所述铝合金板；
(4)将步骤(3)中固定件进行多道次复合轧制，且在所述复合轧制前进行轧前热处理；
(5)轧后空冷，即得；其中，
步骤(1)的具体过程为：先将所述镁合金板加热至300-480℃保温1-3h，在轧制温度为350-500℃、总压下量为40％-60％的条件下进行多道次轧制；其中，每道次轧制的压下量控制在5％-10％，且每道次轧制前在所述轧制温度下保温5-30min，每道次轧制后于300-450℃保温5-30min进行退火。
优选地，所述铝合金板为厚度1-5mm的铝合金板；所述镁合金板为厚度1-5mm的镁合金板。
优选地，步骤(2)中所述表面处理包括打磨和/或无水乙醇清洗。
优选地，步骤(3)中所述固定包括在所述错边叠放后的板材四角开孔并用铆钉固定。
优选地，步骤(4)中所述多道次复合轧制为三道次复合轧制，具体过程为：
先将所述固定件放入马弗炉中，在350-450℃下保温10-60min后取出，进行首道次轧制，轧制速度为10-30m/min，首道次压下率为20-60％；
再将所述固定件放入马弗炉中，350-450℃保温5-20min后取出，进行第二道次轧制，轧制速度为10-30m/min，第二道次压下率为20-60％；
然后将所述固定件放入马弗炉中，350-450℃下保温5-20min后取出，进行第三道次轧制，轧制速度为10-30m/min，第三道次压下率为20-60％。
第二方面，通过上述轧制复合方法得到的铝镁夹层复合板，延伸系数为3.0，宽展系数为1.0。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，本发明突破传统铝镁复合技术瓶颈，实现等厚铝镁板的轧制结合，获得具有优良力学性能的铝镁夹层复合板，其长度方向剧烈伸长，延伸系数达3.0，而宽度方向基本不变，宽展系数为1.0，降低复合板厚度，提高致密度和结合强度，抗拉强度提升20％左右，延伸率提高10％左右，复合板变形协调性提高，界面结合强度提高10％左右。
附图说明
图1为铝镁夹层复合板的叠放示意图。
图2为铝镁夹层复合板的轧制过程示意图。
图3为铝镁夹层复合板的宏观形貌。
图4为铝镁夹层复合板的微观截面形貌。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本实例中分别选用厚度为2mm的7075铝合金板和2mm的AZ31B镁合金板，先将镁合金板加热至300-480℃保温1-3h，在轧制温度为350-500℃、总压下量为40％-60％的条件下进行多道次轧制；其中，每道次轧制的压下量控制在5％-10％，且每道次轧制前在轧制温度下保温5-30min，每道次轧制后于300-450℃保温5-30min进行退火，得超塑性细晶镁合金。
再用砂纸对铝镁合金板表面进行打磨以去除氧化膜，用无水乙醇对板子表面进行清洗并吹干，以增加轧制结合强度。采用如图1所示的铝/镁/铝三层错边叠放顺序，总厚度为6mm，以便在轧制时复合板方便咬入轧辊，同时四角开孔并用铆钉固定，防止在轧制过程中板子间松散滑动脱开。
随后将固定好的板子放在马弗炉中进行轧前热处理，在400℃下保温30min，以实现铝镁板软化，增大塑性，便于结合。然后将板子取出进行首道次轧制，轧制速度为16m/min，首道次压下率为60％(如图2所示)，再次放入马弗炉中在400℃下保温5min后取出，进行第二道次轧制，第二道次压下率为50％，然后再将板子放入马弗炉中在400℃下保温5min后取出，进行第三道次轧制，第三道次压下率为30％，轧后空冷。
通过上述轧制复合方法得到的铝镁夹层复合板厚约1mm，长约300mm，复合板长度方向剧烈伸长，延伸系数达3.0，而宽度方向基本不变，宽展系数为1.0，降低复合板厚度的同时，提高致密度和结合强度，宏观形貌如图3所示，微观截面形貌如图4所示。经测试，与传统铝镁复合板相比，上述铝镁夹层复合板的抗拉强度提升20％，延伸率提高10％，复合板变形协调性提高，界面结合强度提高10％。
在另一实例中，与上述实例的轧制复合方法相同，不同之处在于选用厚度均为1mm的7075铝合金板和AZ31B镁合金板。
在另一实例中，与上述实例的轧制复合方法相同，不同之处在于选用厚度均为3mm的7075铝合金板和AZ31B镁合金板。
在另一实例中，与上述实例的轧制复合方法相同，不同之处在于选用厚度均为4mm的7075铝合金板和AZ31B镁合金板。
在另一实例中，与上述实例的轧制复合方法相同，不同之处在于选用厚度均为5mm的7075铝合金板和AZ31B镁合金板。
在另一实例中，与上述实例的轧制复合方法相同，不同之处在于采用三道次轧制复合工艺，具体为：先将固定件放入马弗炉中，在350下保温10min后取出，进行首道次轧制，轧制速度为10m/min，首道次压下率为20％；再将固定件放入马弗炉中，350℃保温5min后取出，进行第二道次轧制，轧制速度为10m/min，第二道次压下率为20％；然后将固定件放入马弗炉中，350℃下保温5min后取出，进行第三道次轧制，轧制速度为10m/min，第三道次压下率为20％。
在另一实例中，与上述实例的轧制复合方法相同，不同之处在于采用三道次轧制复合工艺，具体为：先将固定件放入马弗炉中，在450℃下保温60min后取出，进行首道次轧制，轧制速度为30m/min，首道次压下率为60％；再将固定件放入马弗炉中，450℃保温20min后取出，进行第二道次轧制，轧制速度为30m/min，第二道次压下率为20％；然后将固定件放入马弗炉中，450℃下保温20min后取出，进行第三道次轧制，轧制速度为30m/min，第三道次压下率为20％。
在另一实例中，与上述实例的轧制复合方法相同，不同之处在于采用三道次轧制复合工艺，具体为：先将固定件放入马弗炉中，在400℃下保温30min后取出，进行首道次轧制，轧制速度为20m/min，首道次压下率为40％；再将固定件放入马弗炉中，400℃保温10min后取出，进行第二道次轧制，轧制速度为20m/min，第二道次压下率为30％；然后将固定件放入马弗炉中，400℃下保温10min后取出，进行第三道次轧制，轧制速度为20m/min，第三道次压下率为30％。
综上所述，本发明采用对镁合金大变形后再结晶热处理的方法实现镁合金晶粒细化的轧制前预处理，得到超塑性镁合金，解决镁合金塑性变形问题，从根本上提高复合板的界面结合强度和变形协调性，同时通过对轧制后的复合板进行热处理来改善复合板的各向异性，降低复合板厚度，提高致密度和结合强度，抗拉强度提升20％左右，延伸率提高10％左右，复合板变形协调性提高，界面结合强度提高10％左右。
以上所述内容，仅是本发明的较佳实验实例结果而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明权利要求书所限定技术方案的范围内。

Claims (5)

1.铝镁夹层复合板的轧制复合方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)镁合金板进行晶粒细化预处理，得超塑性细晶镁合金板；
(2)分别对铝合金板和步骤(1)中超塑性细晶镁合金板进行表面处理；
(3)将步骤(2)处理后的板材按照以所述超塑性细晶镁合金板为芯层和所述铝合金板为夹层进行错边叠放并固定；
(4)将步骤(3)中固定件进行多道次复合轧制，且在所述复合轧制前进行轧前热处理；
(5)轧后空冷；其中，
所述铝合金板和所述镁合金板厚度相等且在1-5mm范围内；
步骤(1)的具体过程为：所述镁合金板加热至300-480℃保温1-3h，在轧制温度为350-500℃和总压下量为40%-60%的条件下进行多道次轧制，且每道次轧制的压下量在5%-10%内，在每道次轧制前在所述轧制温度下保温5-30min，每道次轧制后于300-450℃保温5-30min进行退火。
2.根据权利要求1所述铝镁夹层复合板的轧制复合方法，其特征在于，步骤(2)中所述表面处理包括打磨和/或无水乙醇清洗。
3.根据权利要求1所述铝镁夹层复合板的轧制复合方法，其特征在于，步骤(3)中所述固定包括在所述叠放后的板材四角开孔并用铆钉固定。
4.根据权利要求1所述铝镁夹层复合板的轧制复合方法，其特征在于， 步骤(4)中所述多道次复合轧制为三道次复合轧制，具体过程为：
先将所述固定件放入马弗炉中，在350-450℃下保温10-60min后取出，进行首道次轧制，轧制速度为10-30m/min，首道次压下率为20%-60%；
再将所述固定件放入马弗炉中，在350-450℃保温5-20min后取出，进行第二道次轧制，轧制速度为10-30m/min，第二道次压下率为20%-60%；
然后将所述固定件放入马弗炉中，在350-450℃下保温5-20min后取出，进行第三道次轧制，轧制速度为10-30m/min，第三道次压下率为20%-60%。
5.铝镁夹层复合板，其特征在于，通过权利要求1-4任一项所述轧制复合方法得到，且所述复合板的延伸系数为3.0，宽展系数为1.0。
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