CN110052613B - 一种铝/镁/铝合金复合板及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝/镁/铝合金复合板及其制备方法与应用。铝/镁/铝合金复合板，为三明治结构，包括上下两层的铝板层以及中间的镁板层，所述镁板层由镁粉热压形成，在镁板层与铝板层的界面，镁粉与铝板发生烧结扩散。采用铝板、镁粉、铝板三层热压的方法，制得铝/镁/铝合金复合板。与现有技术相比，本发明方法工艺简单，并且采用粉末热压的方法有利于Mg、Al界面的结合。界面处的微观结构表明，镁的粉质状态能更好地与铝板发生扩散，界面处镁粉与铝板结合良好。

Description

一种铝/镁/铝合金复合板及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及合金复合板材，尤其是涉及一种铝/镁/铝合金复合板及其制备方法与应用。
背景技术
镁合金是目前工业中密度较小的金属结构材料，且具有高的比强度，良好的消震性和电磁屏蔽性，但是塑性和耐蚀性差；铝合金具有较好的塑性和耐蚀性，但是密度相比镁合金较大。铝镁双金属复合材料兼具了二者的优势，成为交通运输领域最具吸引力的一类复合材料，对于减轻汽车质量、提高燃料经济性、保护环境、增强竞争力等方面都有显著效果。
制备双金属复合材料的关键是获得具有良好结合性能的界面。冶金结合界面是通过原子相互扩散使两种金属材料紧密的结合在一起，相比机械结合界面，具有结合强度高、稳定性好、杂质缺陷少等优点，已成为制备双金属复合材料的主要界面结合机制。目前双金属复合材料制备方法主要包含以下几类：
1)固/固复合。包含轧制复合、焊接、挤压复合和爆炸复合等技术。CN101518848A公开了一种制备镁与铝异种金属复合板的方法，通过叠合焊接后高温扩散反应，获得铝/镁复合板。CN102642344A公开了一种铝包镁线材轧制复合制备方法。CN101992345A公开了一种铝合金和镁合金叠层板爆炸复合制备方法。CN102689090A公开了一种镁/铝合金中厚板搅拌摩擦焊方法。但是，这些工艺存在工序复杂，界面结合不均匀，成品率低，成本高，且制件尺寸受限，无法实现大规模生产等问题。
2)固/液复合。主要为铸造复合法。由于铝/镁金属间化合物形成温度远低于合金熔体浇铸温度，铸造复合过程中两种金属会在界面反应生成硬脆中间相，严重影响结合性能，铸造复合工艺的关键就在于控制和减少界面反应。CN102350492A公开了一种铸造铝包镁复合铸锭的制备方法，通过将液态镁合金浇入到一定形状和尺寸的铝板盒内，冷却后既得包铝镁合金铸锭。但是该方法需要预制铝板盒，且浇注前还需对其进行预热和表面处理，工艺复杂，且浇注时界面反应较剧烈，无法保证均匀良好的界面结合。CN103691909A公开了一种铝/镁固液复合铸造成型方法，通过将经表面处理和预热的铝合金管材置入镁合金液中，然后迅速淬入室温水中，待界面凝固后放于空气中冷却获得复合铸锭。该方法减少了铝/镁界面反应，但工艺复杂，且受限于模具尺寸。CN105964919A公开了一种消失模制造液/液复合铝/镁双金属铸件的方法，首先提供一个包含镁合金部分、中间铝片和铝合金部分的复合泡沫模型，其次对其涂涂料并埋砂造型，最后分别浇注镁合金液和铝合金液，冷却凝固后获得铝/镁双金属铸件。该方法通过在界面处预先添加铝片阻碍界面反应，工艺复杂，不能保证均匀良好的冶金结合，且受限于模具尺寸。
3)液/液复合。主要为连续铸造复合法。相比其它方法，连续铸造复合法制备双金属材料具有成本低、流程短、效率高、且易实现冶金结合等优点，具有广阔发展前景。CN106216618A公开了一种浇注连续铸造制备双金属复合材料的方法，通过向液态金属熔体在结晶器形成的凝固液穴内加入金属半固态浆料，凝固后获得梯度过渡的双金属复合铸锭。CN104174823A公开了一种包覆材料固/液复合连铸成型设备与方法，适于包覆层金属熔点低于芯材金属熔点的难以卷曲的大尺寸包覆材料连铸成型。CN1927504A公开了一种包覆材料水平连铸直接复合成形设备与工艺。但是，这些工艺仅适用于熔点相差较大或没有中间相产生的异种金属复合，如铝/钢，铝/铜，铝/铝复合材料等。由于液/液复合时界面温度高，原子扩散加剧，且铝和镁的熔点仅相差约10℃，铝/镁界面处会形成大量脆性第二相，从而限制了连续铸造法在制备铝/镁复合材料方面的应用。
目前镁铝复合板的制备主要包括固/固复合、固/液复合、液/液复合方法，以轧制和热压作为使用最多的办法，没有采用粉末制备的方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种铝/镁/铝合金复合板及其制备方法与应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种铝/镁/铝合金复合板，为三明治结构，包括上下两层的铝板层以及中间的镁板层，所述镁板层由镁粉热压形成，在镁板层与铝板层的界面，镁粉与铝板发生烧结扩散。
优选地，所述铝板的材质选择7075铝板。
优选地，所述镁粉选择AZ31镁合金或纯镁粉。
所述铝/镁/铝合金复合板的制备方法，采用铝板、镁粉、铝板三层热压的方法，制得铝/镁/铝合金复合板。
优选地，在大气条件下以0.2GPa-0.3GPa的压力冷压10-15分钟，再在300-400℃下、以0.2GPa-0.3GPa的压力热压10-15分钟，制得铝/镁/铝合金复合板。
优选地，冷压前，两个铝板之间的中间层的镁粉的体积为铝板体积的2.5-4.0倍，优选为3倍。
优选地，冷压前，打磨铝板，去除铝板表面氧化层。
成型后，上下两层的铝板层厚度为2mm-4mm，中间的镁板层厚度为1mm-4mm。
所述铝/镁/铝合金复合板作为汽车材料使用，优选作为汽车底盘材料使用，以促进汽车底盘轻量化发展。
与现有技术相比，本发明方法工艺简单，并且采用粉末热压的方法有利于Mg、Al界面的结合，相较于传统的固固复合，镁板与铝板的接触面积小于镁粉与铝板的接触面积，故在压力作用下，镁粉与铝板的接触结合能力更强，界面的强度更高。
本发明采用先冷压后热压的处理工艺，冷压使镁粉层致密化，进一步热压使镁粉层进一步致密化且发生烧结反应，晶界迁移、晶粒长大，孔隙缩小或消失，同时使得镁粉或者镁粉烧结液相与铝板发生烧结扩散，界面处镁粉与铝板结合良好。所得复合板强度为300Mpa，延伸率4％，弯曲强度1000Mpa。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种铝/镁/铝合金复合板，为三明治结构，包括上下两层的铝板层以及中间的镁板层，所述镁板层由镁粉热压形成，在镁板层与铝板层的界面，镁粉与铝板发生烧结扩散。
本实施例中，所述铝板的材质选择7075铝板。
本实施例中，所述镁粉选择AZ31镁合金。
本实施例所述铝/镁/铝合金复合板的制备方法，采用尺寸为100mm*50mm的铝板、镁粉、铝板三层热压的方法，制得铝/镁/铝合金复合板，具体而言，在大气条件下以0.2GPa的压力冷压15分钟，再在300℃下、以0.2GPa的压力热压15分钟，制得铝/镁/铝合金复合板。
本实施例中，冷压前，两个铝板之间的中间层的镁粉的体积为铝板体积的3倍，冷压前，打磨铝板，去除铝板表面氧化层。成型后，上下铝板厚2.2mm，中间镁板层厚1.0mm。
所得复合板强度为300Mpa，延伸率4％，弯曲强度1000Mpa。
所得铝/镁/铝合金复合板作为汽车材料使用，优选作为汽车底盘材料使用，以促进汽车底盘轻量化发展。
实施例2
一种铝/镁/铝合金复合板，为三明治结构，包括上下两层的铝板层以及中间的镁板层，所述镁板层由镁粉热压形成，在镁板层与铝板层的界面，镁粉与铝板发生烧结扩散。
本实施例中，所述铝板的材质选择7075铝板。
本实施例中，所述镁粉选择纯镁粉。
本实施例所述铝/镁/铝合金复合板的制备方法，采用尺寸为100mm*50mm的铝板、镁粉、铝板三层热压的方法，制得铝/镁/铝合金复合板，具体而言，在大气条件下以0.3GPa的压力冷压10分钟，再在400℃下、以0.3GPa的压力热压10分钟，制得铝/镁/铝合金复合板。
本实施例中，冷压前，两个铝板之间的中间层的镁粉的体积为铝板体积的3倍，冷压前，打磨铝板，去除铝板表面氧化层。成型后，上下铝板厚2.0mm，中间镁板层厚1.1mm。
所得复合板强度为285Mpa，延伸率4％，弯曲强度1050Mpa。
所得铝/镁/铝合金复合板作为汽车材料使用，优选作为汽车底盘材料使用，以促进汽车底盘轻量化发展。
实施例3
一种铝/镁/铝合金复合板，为三明治结构，包括上下两层的铝板层以及中间的镁板层，所述镁板层由镁粉热压形成，在镁板层与铝板层的界面，镁粉与铝板发生烧结扩散。
本实施例中，所述铝板的材质选择7075铝板。
本实施例中，所述镁粉选择AZ31镁合金。
本实施例所述铝/镁/铝合金复合板的制备方法，采用尺寸为100mm*50mm的铝板、镁粉、铝板三层热压的方法，制得铝/镁/铝合金复合板，具体而言，在大气条件下以0.25GPa的压力冷压13分钟，再在350℃下、以0.25GPa的压力热压13分钟，制得铝/镁/铝合金复合板。
本实施例中，冷压前，两个铝板之间的中间层的镁粉的体积为铝板体积的3倍，冷压前，打磨铝板，去除铝板表面氧化层。成型后，上下铝板厚2mm，中间镁板层厚1.2mm。
所得复合板强度为310Mpa，延伸率4.1％，弯曲强度1080Mpa。
所得铝/镁/铝合金复合板作为汽车材料使用，优选作为汽车底盘材料使用，以促进汽车底盘轻量化发展。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铝/镁/铝合金复合板，其特征在于，为三明治结构，包括上下两层的铝板层以及中间的镁板层，所述镁板层由镁粉热压形成，在镁板层与铝板层的界面，镁粉与铝板发生烧结扩散；
所述铝/镁/铝合金复合板采用以下制备方法得到：采用铝板、镁粉、铝板三层热压的方法，在大气条件下以0.2GPa-0.3GPa的压力冷压10-15分钟，再在300-400℃下、以0.2GPa-0.3GPa的压力热压10-15分钟，制得铝/镁/铝合金复合板；
冷压前，两个铝板之间的中间层的镁粉的体积为铝板体积的2.5-4.0倍；
成型后，上下两层的铝板层厚度为2mm-4mm，中间的镁板层厚度为1mm-4mm。
2.根据权利要求1所述的一种铝/镁/铝合金复合板，其特征在于，所述铝板的材质选择7075铝板。
3.根据权利要求1所述的一种铝/镁/铝合金复合板，其特征在于，所述镁粉选择纯镁粉。
4.根据权利要求1所述的一种铝/镁/铝合金复合板，其特征在于，所述镁粉由AZ31镁合金替代。
5.根据权利要求1所述的一种铝/镁/铝合金复合板，其特征在于，冷压前，两个铝板之间的中间层的镁粉的体积为铝板体积的3倍。
6.根据权利要求1所述的一种铝/镁/铝合金复合板，其特征在于，冷压前，打磨铝板，去除铝板表面氧化层。
7.如权利要求1-4中任一项所述铝/镁/铝合金复合板的应用，其特征在于，所述铝/镁/铝合金复合板作为汽车材料使用。
8.根据权利要求7所述铝/镁/铝合金复合板的应用，其特征在于，所述铝/镁/铝合金复合板作为汽车底盘材料使用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110369709B (zh) * 2019-08-28 2021-09-24 中南大学 一种镁/铝多层复合材料及其制备方法
CN110465670B (zh) * 2019-09-12 2022-03-04 哈尔滨工业大学 一种通过放电等离子烧结制备层状复合材料的方法
CN111136277A (zh) * 2019-12-03 2020-05-12 同济大学 一种多层铝/镁复合板及其粉末热压制备方法
CN111299595A (zh) * 2020-04-22 2020-06-19 西安航空制动科技有限公司 一种铝基复合材料产品的制备方法
CN111604399A (zh) * 2020-06-01 2020-09-01 西京学院 一种铝合金板材热压成形方法
CN112981153B (zh) * 2021-02-09 2022-04-19 太原理工大学 一种高强度高导电性铝/铝合金复合板及制备方法
CN114558903B (zh) * 2022-03-10 2024-03-19 广东省科学院新材料研究所 一种镁铝层状复合板及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002220607A (ja) * 2001-01-29 2002-08-09 Uk:Kk 焼結接合方法
CN102166846A (zh) * 2010-12-15 2011-08-31 太原理工大学 一种镁铝层状复合板的制备方法
CN104056859A (zh) * 2014-06-13 2014-09-24 重庆大学 一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002220607A (ja) * 2001-01-29 2002-08-09 Uk:Kk 焼結接合方法
CN102166846A (zh) * 2010-12-15 2011-08-31 太原理工大学 一种镁铝层状复合板的制备方法
CN104056859A (zh) * 2014-06-13 2014-09-24 重庆大学 一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法

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