CN110548776A - 一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法 - Google Patents

一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属复合板轧制技术领域，具体是一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，旨在解决现有铝镁铝三层金属板制取方法存在复合板结合强度低、镁板基面织构严重的技术问题。采用如下技术方案：先将镁板轧制成双面为交叉波纹状，然后将两层铝板覆在镁板的上下面，三层板共同进行平扎，加工后得到上下表面为平面、中间结合面为交叉波纹的三层金属复合板。本发明提供一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，可以有效弱化镁板的基面织构，提高结合强度。显著降低织构强度时，会得到力学性能更均匀的镁，由于得到了弱的、弥散的基面织构，拉伸时有利于基面滑移和孪晶形成，从而提高板材的成形性能。

Description

一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法
技术领域
本发明涉及金属复合板轧制技术领域，具体是一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法。
背景技术
铝镁铝三层金属复合板，是将铝板、镁板、铝板依次叠放在一起，然后通过加压、加热等方法，使其结合界面达到冶金结合而制成的复合板。镁具有密度小（1.74g/cm3，只有铝的2/3，钛的2/5，钢的1/4；镁比铝轻36%，比锌合金轻73%，比钢轻77%）、比强度高，比刚度高，导热导电性能好，并具有很好的电磁屏蔽性、阻尼性、减振性、切削加工性，加工成本低，加工能量仅为铝的70%和易于回收等优点，在汽车、航空航天、电子工业中得到了广泛的应用；但镁的室温塑性变形能力差，易脆裂，常温下难成行，冷轧十分困难。另外，镁的腐蚀电位低，且腐蚀产物疏松多孔，因此镁的耐腐蚀性能差，即使室温下也会在空气中发生氧化，在潮湿大气、海水、无机酸及盐类等介质中均会引起腐蚀，导致生产成本高，使其应用受到了很大的局限。铝是绿色环保的工程轻质材料，具有良好的塑性，可以形成致密的氧化膜，有效防止腐蚀发生，具有优良耐蚀性能，适用于多种成形加工方法，广泛应用于船舶舰艇、海洋工程的油气储蓄和水下装备等制造业。因此，将镁与耐腐蚀的铝制成铝镁铝三层层状金属复合板，将具有更小的密度、更大的比强度和比刚度、良好的耐腐蚀性等综合性能，同时具有质量更轻、价格低廉等优点，广泛应用于航空、航天、船舶和国防工业领域，得到越来越广泛的重视。该金属复合板充分发挥了镁和铝的优良性能，应用广泛。现有铝镁铝三层金属复合板一般采用三层板摞在一起然后进行平轧制得的，这种方法存在复合板结合强度低、镁基面织构严重等技术问题。
发明内容
本发明旨在解决现有铝镁铝三层金属板制取方法存在的复合板结合强度低、镁板基面织构严重的技术问题。为此，本发明提出一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，依次包括以下步骤：
S1、选取一块镁板，在真空加热炉或保护气氛加热炉中进行轧前保温处理，温度设置为300~550℃，时间设置为5~60min；
S2、将上步骤得到的镁板放入上下辊均为波纹形轧辊的二辊轧机a中进行第一道次轧制，本工序轧制得到上下表面均带有单向波纹的镁板；
S3、将上工序得到的镁板放入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行中间保温处理，温度和时间皆与S1相同；
S4、将上工序得到的镁板放入上下辊均为波纹形轧辊的二辊轧机b中进行第二道次轧制，所述第二道次轧制的轧制方向与步骤S2的轧制方向相同，且二辊轧机b的上下辊的波纹方向与所述二辊轧机a的波纹方向垂直，本工序轧制得到上下表面均为交叉波纹的镁板；
S5、将上工序得到的镁板进行空冷；
S6、选取两块铝板，将两块铝板、上工序得到的镁板都进行表面打磨，然后按中间镁板、两侧铝板的方式组合成三层金属复合板坯料；
S7、将三层金属复合板坯料送入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行中间保温处理，温度和时间皆与S1相同；
S8、将上工序得到的三层金属复合板坯料送入上下辊皆为平辊的二辊轧机c进行精轧，得到上下表面为平面、中间结合面为交叉波纹的三层金属复合板；
S9、将三层金属复合板送入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行轧后退火处理，温度设置为200~550℃，时间设置为5~300min；
S10、将上工序得到的三层复合板矫直、切边、分段、打包。。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，可以提高复合板结合强度，弱化镁板的基面织构。显著降低织构强度时，会得到力学性能更均匀的镁，由于得到了弱的、弥散的基面织构，拉伸时有利于基面滑移和孪晶形成，从而提高板材的成形性能。
附图说明
图1是本发明的轧制方法的流程图；
图2是本发明的第一道次轧制后的镁板结构示意图；
图3是本发明的第二道次轧制后的镁板结构示意图；
图4是本发明的步骤S8加工后的三层金属复合板的结构示意图；
图5是本发明的实施例一与对比例一强度对比图；
图6是本发明的实施例一的镁板的反极图；
图7是本发明的对比例一的镁板的反极图。
具体实施方式
参照图1，本发明的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，依次包括以下步骤：
S1、选取一块镁板，在真空加热炉或保护气氛加热炉中进行轧前保温处理，温度设置为300~550℃，时间设置为5~60min，这里的温度和时间根据具体镁板的尺寸进行确定即可，是本领域人员清楚的，具体的，温度可设置为300℃或350℃或400℃或450℃或500℃或550℃；时间可设置为5 min或15 min或30 min或45 min或60 min；
S2、将上步骤得到的镁板放入上下辊均为波纹形轧辊的二辊轧机a中进行第一道次轧制，本工序轧制得到上下表面均带有单向波纹的镁板；
S3、将上工序得到的镁板放入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行中间保温处理，温度和时间皆与S1相同；
S4、将上工序得到的镁板放入上下辊均为波纹形轧辊的二辊轧机b中进行第二道次轧制，所述第二道次轧制的轧制方向与步骤S2的轧制方向相同，且二辊轧机b的上下辊的波纹方向与所述二辊轧机a的波纹方向垂直，本工序轧制得到上下表面均为交叉波纹的镁板；
S5、将上工序得到的镁板进行空冷；
S6、选取两块铝板，将两块铝板、上工序得到的镁板都进行表面打磨，然后按中间镁板、两侧铝板的方式组合成三层金属复合板坯料；
S7、将三层金属复合板坯料送入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行中间保温处理，温度和时间皆与S1相同；
S8、将上工序得到的三层金属复合板坯料送入上下辊皆为平辊的二辊轧机c进行精轧，得到上下表面为平面、中间结合面为交叉波纹的三层金属复合板；
S9、将三层金属复合板送入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行轧后退火处理，温度设置为200~550℃，时间设置为5~300min，这里的退火温度根据板材的尺寸适应性确定即可，是本领域人员清楚或通过有限次试验容易得出的，具体的，温度可设置为200℃或250℃或300℃或350℃或400℃或450℃或500℃或550℃；时间可设置为5 min或50 min或100min或150 min或200 min或250 min或300min；
S10、将上工序得到的三层复合板矫直、切边、分段、打包。
进一步的，在步骤S8和S9之间还有多次精轧，在相邻两次精轧之间要送入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行保温处理，温度设置为200℃-550℃，时间设置为5min-300min，具体的，温度可设置为200℃或250℃或300℃或350℃或400℃或450℃或500℃或550℃；时间可设置为5 min或50 min或100min或150 min或200 min或250 min或300min。
优选的，二辊轧机a和二辊轧机b的波纹辊的波纹方向皆与辊轴平行或垂直，利于提高轧制精度。
进一步的，二辊轧机a和二辊轧机b的波纹辊的波形相同。使形成的交叉波纹横向和纵向力学性能相同，保证其均匀性。
进一步的，二辊轧机a和二辊轧机b的波纹辊的波形深度h与镁板的原始厚度H之间满足：0＜h/H＜0.5。这是因为镁板要进行双面轧制，所以这样的尺寸关系有利于提高结构的可行性。
进一步的，所有道次轧制方向皆相同。
进一步的，二辊轧机a、二辊轧机b、二辊轧机c的轧辊宽度B与板料的宽度b之间满足：b≤B。
优选的，步骤S6中，镁板和两层铝板通过绑定、铆接或者封焊的方法组合在一起。
进一步的，在步骤S2、S4、S8的轧制过程中，同步伴随有温降，且温降范围控制在100℃以内。
优选的，二辊轧机a和二辊轧机b的波纹形状可以为圆弧形或椭圆形或正弦波形或余弦波形或三角形或梯形或矩形。
下面结合一个具体的实施例及对比例，对本发明的轧制方法的技术效果进行论证。
实施例一：
S1、选料：选取一尺寸为100mm×30mm×3mm的AZ31B镁板作为基板，在真空加热炉中进行轧前保温处理，温度设置为400℃，时间设置为30min。
S2、粗轧第一道次：将上述经过轧前保温处理的镁板放入上下辊均为波纹形轧辊的二辊轧机a中，对该镁板进行第一道次轧制，轧制得到上下表面均带有单向波纹的波纹形镁板，如图2所示。
S3、中间保温处理：将上述得到的上下表面均有单向波纹的波纹形镁板在真空加热炉进行中间保温处理，热处理制度与步骤中保持一致，温度设置为400℃，时间设置为30min。
S4、粗轧第二道次：将上述进行过中间保温处理的镁板在不改变轧制方向的前提下快速放入上下均为波纹形轧辊的二辊轧机b中进行轧制（值得注意的是，二辊轧机b的波纹轧辊的波纹方向与二辊轧机a所用的波纹轧辊的波纹方向相互垂直），得到上下均带有相互垂直波纹的镁板。如图3所示。
S5、空冷：将上述制得的上下均带有相互垂直波纹的镁板进行空冷。
S6、制坯：选取两块尺寸为100mm×34mm×2mm的5052铝板作为覆板（上覆板和下覆板），用钢丝刷将粗轧第二道次制得的上下均带有相互垂直波纹的波纹形镁板的上下表面，以及两块铝板的待结合表面用钢丝刷进行打磨，直至金属表面漏出新鲜金属。将波纹基板和两覆板按照如下顺序叠放：铝板-波纹镁板-铝板，制得铝镁铝三层金属复合板坯料。
S7、保温处理：将制好的铝镁铝三层金属复合板坯料在真空加热炉中进行保温处理，温度设置为400℃，时间设置为30min。
S8、轧平：将步骤S7保温处理过的铝镁铝三层复合板坯料快速送入上下辊均为普通平辊的二辊轧机c上进行精轧，轧制速度为0.15m/s，得到上下表面均为平面、中间结合面为交叉波纹状的三层金属复合板。如图4所示。
S9、轧完退火：将复合板放入真空加热炉中进行轧后退火处理，温度设置为300℃，时间设置为30min。
S10、将上工序得到的三层复合板矫直、切边、分段、打包。
对比例一：
S1、选料：选取一尺寸为100mm×30mm×3mm的AZ31B镁板作为基板，选取两块尺寸为100mm×34mm×2mm的5052铝板作为覆板（上覆板和下覆板）,暂时不做任何处理。
S2、制坯：将基板和两覆板按照如下顺序叠放：铝板-镁板-铝板，制得铝镁铝三层金属复合板坯料。
S3、保温处理：将制好的铝镁铝三层金属复合板坯料在真空加热炉或保护气氛加热炉中进行保温处理，温度设置为400℃，时间设置为30min。
S4、轧制：将步骤S3保温处理过的铝镁铝三层复合板坯料快速送入上下辊均为普通平辊的二辊轧机c上进行精轧，轧制速度为0.15m/s，得到上下表面及中间结合面均为平面的三层金属复合板。
S5、轧完退火：将复合板放进真空加热炉或保护气氛加热炉中进行轧后退火处理，温度设置为300℃，时间设置为30min。
S6、将上工序得到的三层复合板矫直、切边、分段、打包。
实施例一和对比例一的检测结果如图5-7所示。
从图5可以看出，采用发明的轧制方法进行加工的铝镁铝三层金属复合板，相对现有技术而言，提高了复合板的抗拉强度和屈服强度。
对比图6和图7，采用本发明的轧制方法所得的镁板的最大织构强度为11.05，小于普通轧制方法所得的镁板的最大织构强度为16.09，本发明的轧制方法弱化镁板的基面织构。

Claims (10)

1.一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、选取一块镁板，在真空加热炉或保护气氛加热炉中进行轧前保温处理，温度设置为300~550℃，时间设置为5~60min；
S2、将上步骤得到的镁板放入上下辊均为波纹形轧辊的二辊轧机a中进行第一道次轧制，本工序轧制得到上下表面均带有单向波纹的镁板；
S3、将上工序得到的镁板放入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行中间保温处理，温度和时间皆与S1相同；
S4、将上工序得到的镁板放入上下辊均为波纹形轧辊的二辊轧机b中进行第二道次轧制，所述第二道次轧制的轧制方向与步骤S2的轧制方向相同，且二辊轧机b的上下辊的波纹方向与所述二辊轧机a的波纹方向垂直，本工序轧制得到上下表面均为交叉波纹的镁板；
S5、将上工序得到的镁板进行空冷；
S6、选取两块铝板，将两块铝板、上工序得到的镁板都进行表面打磨，然后按中间镁板、两侧铝板的方式组合成三层金属复合板坯料；
S7、将三层金属复合板坯料送入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行中间保温处理，温度和时间皆与S1相同；
S8、将上工序得到的三层金属复合板坯料送入上下辊皆为平辊的二辊轧机c进行精轧，得到上下表面为平面、中间结合面为交叉波纹的三层金属复合板；
S9、将三层金属复合板送入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行轧后退火处理，温度设置为200~550℃，时间设置为5~300min；
S10、将上工序得到的三层复合板矫直、切边、分段、打包。
2.根据权利要求1所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：在步骤S8和S9之间还有多次精轧，在相邻两次精轧之间要送入真空加热炉或保护气氛加热炉中进行保温处理，温度设置为200℃-550℃，时间设置为5min-300min。
3.根据权利要求1所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：二辊轧机a和二辊轧机b的波纹辊的波纹方向皆与辊轴平行或垂直。
4.根据权利要求3所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：二辊轧机a和二辊轧机b的波纹辊的波形相同。
5.根据权利要求4所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：二辊轧机a和二辊轧机b的波纹辊的波形深度h与镁板的原始厚度H之间满足：0＜h/H＜0.5。
6.根据权利要求5所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：所有道次轧制方向皆相同。
7.根据权利要求6所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：二辊轧机a、二辊轧机b、二辊轧机c的轧辊宽度B与板料的宽度b之间满足：b≤B。
8.根据权利要求1所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：步骤S6中，镁板和两层铝板通过绑定、铆接或者封焊的方法组合在一起。
9.根据权利要求1所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：在步骤S2、S4、S8的轧制过程中，同步伴随有温降，且温降范围控制在100℃以内。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种预制交叉波纹界面制备铝镁铝三层金属复合板的方法，其特征在于：二辊轧机a和二辊轧机b的波纹形状可以为圆弧形或椭圆形或正弦波形或余弦波形或三角形或梯形或矩形。
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