CN110064657A - 一种增强异质金属复合板连接强度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种增强异质金属复合板连接强度的方法。本发明涉及一种增强异质金属复合板连接强度的方法。本发明是为了解决目前异质金属复合板，如Ti合金/Mg合金、Ti合金/Al合金以及钢/Mg合金等物化性能差异较大，且冶金反应困难的异质金属复合板连接强度低、易开裂的问题。方法：一、在相对硬质金属板上加工出自铆接预制孔；二、清洗异质板材表面；三、板材轧制；四、后续热处理，去除残余应力。通过在相对强度和硬度较大的金属板上制备一定数目的自铆接预制孔，使得在复合板轧制生产过程中不仅仅产生冶金结合，利用部分软质金属填充自铆接构型来形成机械铆接结合，极大的提高了异质金属复合板的连接强度，提高了复合板的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种增强异质金属复合板连接强度的方法。
背景技术
复合板是目前结构材料轻量化和实现多重性能的重要途径之一。特别是异质金属复合板在兼顾轻量化的同时还拥有不同的物理、化学和力学性能，在航空航天、先进装备、高端产品上有着广泛的应用和迫切的需求。譬如钛合金具有比强度高、比刚度高和耐腐蚀的优点，镁合金具有轻质、消震、价格低廉的优点，Ti/Mg复合板可以同时发挥两种合金的优势，满足航天领域骨架类构件高强轻质需求，或者潜艇壳体耐蚀、轻质和消震的需求。但是异质金属复合板由于组成合金的物理、化学和力学性能差异较大，特别是Ti/Mg等合金的冶金反应困难，使得异质金属复合板的结合强度较低，容易产生开裂和未焊合等缺陷，严重影响异质金属复合板的质量和使用性能。
发明内容
本发明是为了解决目前异质金属复合板，如Ti合金/Mg合金、Ti合金/Al合金以及钢/Mg合金等物化性能差异较大，且冶金反应困难的异质金属复合板连接强度低、易开裂的问题，而提供一种增强异质金属复合板连接强度的方法。
本发明一种增强异质金属复合板连接强度的方法按以下步骤进行：
一、预制孔的制备：准备两种合金板材，两种合金板材分别记为合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ，且合金板材Ⅰ的硬度大于合金板材Ⅱ；在合金板材Ⅰ的一面均匀加工出若干个预制孔；
二、表面清理：采用机械抛光的方式对合金板材Ⅰ加工有若干个预制孔的一侧进行均匀抛光，并依次采用酒精和丙酮进行清理；
三、热轧成形：将合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ对齐并固定好，然后放到保温炉中在温度为合金板材Ⅱ的再结晶温度以上保温10～30min，待板材温度均匀后在热轧机上进行轧制，轧制量为40～80％，轧制道次为1次，得到轧制复合板；
四、后续热处理：将轧制复合板放到热处理炉中进行退火处理，退火后冷却至室温，得到异质金属复合板。
本发明的有益效果：
本发明通过在硬质板材的一面添加预制孔来提高轧制异质金属复合板的结合强度，获得机械与冶金双重结合的质量优异且结合强度高的异质金属复合板材。以Al合金/Mg合金异质金属复合板为例，在硬质的Al合金板一面预制一定数量的预制孔，利用软质金属Mg合金填充预制孔而形成机械铆接来提高Al合金/Mg合金异质金属复合板的连接强度。其主要原理是轧制过程中Mg合金相对较软，会产生较大的变形，当遇到Al合金板上的预制孔时，在轧辊压力作用下会向预制孔中流动。而Al合金板也会因轧制而发生变形，在Al合金金属预制孔和Mg合金金属的共同变形和相互作用下，填充的Mg合金金属会牢牢的嵌入进Al合金板预制孔中，形成强力的机械咬合，形成机械铆接，该铆接的强度要远高于冶金结合。在预制板上均匀的排布上一定数量的预制孔，可以使得整块Al合金/Mg合金异质金属复合板强度得到大幅度的提高。即通过自铆接预制孔可以提高Al合金/Mg合金异质合金板材的连接强度，获得高连接强度性能优异的异质金属复合板。
附图说明
图1为实施例步骤一加工出若干个预制孔的铝合金板材的示意图；
图2为实施例中预制孔的透视图；
图3为实施例制备的Al合金/Mg合金轧铆复合板的照片；
图4为实施例制备的Al合金/Mg合金轧铆复合板与常规Al合金/Mg合金板的三点弯曲位移应力的对比曲线；其中1为常规Al合金/Mg合金板，2为实施例制备的Al合金/Mg合金轧铆复合板。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种增强异质金属复合板连接强度的方法按以下步骤进行：
一、预制孔的制备：准备两种合金板材，两种合金板材分别记为合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ，且合金板材Ⅰ的硬度大于合金板材Ⅱ；在合金板材Ⅰ的一面均匀加工出若干个预制孔；
二、表面清理：采用机械抛光的方式对合金板材Ⅰ加工有若干个预制孔的一侧进行均匀抛光，并依次采用酒精和丙酮进行清理；
三、热轧成形：将合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ对齐并固定好，然后放到保温炉中在温度为合金板材Ⅱ的再结晶温度以上保温10～30min，待板材温度均匀后在热轧机上进行轧制，轧制量为40～80％，轧制道次为1次，得到轧制复合板；
四、后续热处理：将轧制复合板放到热处理炉中进行退火处理，退火后冷却至室温，得到异质金属复合板。
本实施方式中当所选两种合金板材的硬度相同时，可以在任意一块板材上加工预制孔。
本实施方式步骤四进行退火处理的目的是去除残余应力。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述合金板材Ⅰ为钛合金板材、铝合金板材、镁合金板材或钢板材，所述合金板材Ⅱ为钛合金板材、铝合金板材、镁合金板材或钢板材。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述合金板材Ⅰ为铝合金板材，所述合金板材Ⅱ为镁合金板材。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述合金板材Ⅰ为钛合金板材，所述合金板材Ⅱ为镁合金板材。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述合金板材Ⅰ为钛合金板材，所述合金板材Ⅱ为铝合金板材。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中热轧成形时当所选两种合金板材的冶金结合度不满足实际需要时在两种合金板材中间增加中间层。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中轧制量为40％～50％，道次为一道次。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中轧制量为50％～60％，道次为一道次。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三中轧制量为60％～70％，道次为一道次。其他步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中轧制量为70％～80％，道次为一道次。其他步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤一中预制孔为非通孔。其他步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：一种增强异质金属复合板连接强度的方法按以下步骤进行：
一、预制孔的制备：准备铝合金板材和镁合金板材；在铝合金板材的一面均匀加工出若干个预制孔；
二、表面清理：采用机械抛光的方式对铝合金板材加工有若干个预制孔的一侧进行均匀抛光，并依次采用酒精和丙酮进行清理；
三、热轧成形：将铝合金板材和镁合金板材对齐并固定好，然后放到保温炉中在温度为350℃保温10min，待板材温度均匀后在热轧机上进行轧制，轧制量为50％，轧制道次为1次，得到轧制复合板；
四、后续热处理：将轧制复合板放到热处理炉中在温度为250℃进行退火处理，退火后冷却至室温，得到Al合金/Mg合金轧铆复合板。
图1为实施例步骤一加工出若干个预制孔的铝合金板材的示意图；图2为实施例中预制孔的透视图；图3为实施例制备的Al合金/Mg合金轧铆复合板的照片；图4为实施例制备的Al合金/Mg合金轧铆复合板与常规Al合金/Mg合金板的三点弯曲位移应力的对比曲线；从图4可以看出通过预制孔的制备，在轧制后Mg金属填充到Al板的预制孔中，形成了机械铆接，从而显著提高了Al/Mg异质合金复合板的连接强度，降低了脆性突发开裂的情况。
Claims (10)
1.一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于增强异质金属复合板连接强度的方法按以下步骤进行：
一、预制孔的制备：准备两种合金板材，两种合金板材分别记为合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ，且合金板材Ⅰ的硬度大于合金板材Ⅱ；在合金板材Ⅰ的一面均匀加工出若干个预制孔；
二、表面清理：采用机械抛光的方式对合金板材Ⅰ加工有若干个预制孔的一侧进行均匀抛光，并依次采用酒精和丙酮进行清理；
三、热轧成形：将合金板材Ⅰ和合金板材Ⅱ对齐并固定好，然后放到保温炉中在温度为合金板材Ⅱ的再结晶温度以上保温10～30min，待板材温度均匀后在热轧机上进行轧制，轧制量为40～80％，轧制道次为1次，得到轧制复合板；
四、后续热处理：将轧制复合板放到热处理炉中进行退火处理，退火后冷却至室温，得到异质金属复合板。
2.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于所述合金板材Ⅰ为钛合金板材、铝合金板材、镁合金板材或钢板材，所述合金板材Ⅱ为钛合金板材、铝合金板材、镁合金板材或钢板材。
3.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于步骤一中所述合金板材Ⅰ为铝合金板材，所述合金板材Ⅱ为镁合金板材。
4.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于步骤一中所述合金板材Ⅰ为钛合金板材，所述合金板材Ⅱ为镁合金板材。
5.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于步骤一中所述合金板材Ⅰ为钛合金板材，所述合金板材Ⅱ为铝合金板材。
6.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于步骤三中热轧成形时当所选两种合金板材的冶金结合度不满足实际需要时在两种合金板材中间增加中间层。
7.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于步骤三中轧制量为40％～50％，道次为一道次。
8.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于步骤三中轧制量为50％～60％，道次为一道次。
9.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于步骤三中轧制量为60％～70％，道次为一道次。
10.根据权利要求1所述的一种增强异质金属复合板连接强度的方法，其特征在于步骤一中预制孔为非通孔。
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