CN113083895B - 实现异质结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种实现异质结构的方法，其包括：提供多片钛板和铝板，并对钛板和铝板进行表面处理；将钛板、铝板和钛板进行堆叠得到层合板；将堆叠好的层合板放进热处理炉里加热；将加热后的层合板送入轧机进行轧制；在两个轧制后的层合板之间放一片铝板，堆叠好再次进行轧制得到新的层合板；在新的层合板之间放一片铝板，堆叠好再次进行轧制，以此往复实现多道次轧制；将多道次轧制后的钛铝层合板进行热压烧结。通过本发明在钛层和铝层之间生成了一种具有非常高硬度的金属间化合物(TiAl3)，从而通过原位扩散的方式实现了钛、铝板之间的化学键的结合。

Description

实现异质结构的方法
技术领域
本发明涉及金属复合板制备技术领域，尤其涉及一种实现异质结构的方法。
背景技术
近年来，异质结构材料被报道由于“韧-脆-韧”结构从而具有高强度以及非常好的抗冲击性能，例如陶瓷基金属复合材料。
原因在于此结构受到冲击时，很容易在脆性层内部产生裂纹，而裂纹的产生就可以释放掉大量的能量，但是由于脆性层很硬，只要其不从韧性层之间剥离，结构就仍然具有抗冲击的能。韧性层的存在抑制了裂纹的进一步扩展贯穿，从而保证整个结构具有高强度以及优异的抗冲击能力。
但是目前“韧-脆-韧”这种结构的界面结合问题没有得到很好的解决，例如陶瓷基金属复合材料，由于陶瓷与金属之间很难发生反应，在界面处不能产生化学键，导致不同层之间的结合力较弱。在这种情况下，整个结构在受到冲击时，脆性层就很容易从韧性层之间剥落下来，从而导致整个结构失效。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种实现异质结构的方法，以解决现有技术的“韧-脆-韧”结构不同层之间结合力较弱的问题。
根据本发明实施例的实现异质结构的方法，其包括：
提供多片钛板和铝板，并对钛板和铝板进行表面处理；
将钛板、铝板和钛板进行堆叠得到层合板；
将堆叠好的层合板放进热处理炉里加热；
将加热后的层合板送入轧机进行轧制；
在两个轧制后的层合板之间放一片铝板，堆叠好再次进行轧制得到新的层合板；
在新的层合板之间放一片铝板，堆叠好再次进行轧制，以此往复实现多道次轧制；
将多道次轧制后的钛铝层合板进行热压烧结。
其中，所述表面处理包括：将切割好的钛板和铝板的表面打磨至平整，并用无水乙醇清洗干净。
其中，所述方法还包括：用800#的水砂纸将切割好的钛板和铝板的表面打磨至平整。
其中，所述方法还包括：将堆叠好的层合板放进热处理炉里加热至270-350℃，并保温五分钟。
其中，所述方法还包括：轧制压下率为40％，轧制速度为15rpm。
其中，所述方法还包括：将多道次轧制后的钛铝层合板在600-650℃，30MPa的条件下进行热压烧结一个小时。
根据本发明提供一种通过钛铝层合板的原位冶金结合实现“韧-脆-韧”异质结构的方法，通过热轧和热压烧结工艺相结合的方式实现了钛、铝板的原位冶金结合，在钛层和铝层之间生成了一种具有非常高硬度的金属间化合物(TiAl3)，从而通过原位扩散的方式实现了钛、铝板之间的化学键的结合，与传统的“韧-脆-韧”异质结构相比，不同层之间具有更强的结合力，且在此过程中没有孔洞裂纹的产生，这样结构在受到冲击时脆性层不容易从韧性层之间剥落下来，从而使整个结构具有高强韧和优异的抗冲击性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的实现异质结构的方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的层合板制备流程图；
图3A-3C是根据本发明实施例的进行不同道次的热轧后实现机械结合的实验结果图；
图4A-4C是根据本发明实施例的在轧制三道次的基础上进行热压烧结一个小时后的实验结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
根据本发明实施例提供了一种实现异质结构的方法，参考图1，该方法包括以下步骤：
步骤S102，提供多片钛板和铝板，并对钛板和铝板进行表面处理；
其中，所述表面处理包括：用800#的水砂纸将切割好的钛板和铝板的表面打磨至平整，并用无水乙醇清洗干净。
步骤S104，将钛板、铝板和钛板进行堆叠得到层合板；
其中，所述层合板按照“钛-铝-钛”这种形式进行堆叠。
步骤S106，将堆叠好的层合板放进热处理炉里加热；
其中，加热温度为270-350℃，保温时间五分钟。优选地，加热温度为350℃。
步骤S108，将加热后的层合板送入轧机进行轧制；
其中，加热后的层合板用夹钳取出后迅速送入轧机进行轧制，轧制压下率为40％，轧制速度为15rpm。
步骤S110，在两个轧制后的层合板之间放一片铝板，堆叠好再次进行轧制得到新的层合板；
步骤S112，在新的层合板之间放一片铝板，堆叠好再次进行轧制，以此往复实现多道次轧制；
例如进行3-6次轧制，多道次轧制的目的是让钛板和铝板实现良好的机械结合，为后续热压烧结下的冶金结合提供条件。
步骤S114，将多道次轧制后的钛铝层合板进行热压烧结。
其中，将多道次轧制后的钛铝层合板在600-650℃，30MPa的条件下进行热压烧结一个小时。优选地，烧结温度为650℃。
结合参考图2，根据本申请的钛铝层合板制备流程图包括：将2片钛板和1片铝板按照“钛板-铝板-钛板”的形式堆叠在一起得到层压板，将层压板送入轧机中进行轧制。得到新的层合板之后切为两半，在其中间放入1片铝板后再次进行堆叠和轧制，以此重复3-6次后得到多道次轧制后的钛铝层合板。随后将多道次轧制后的钛铝层合板放入放电等离子体烧结炉进行热压烧结。
结合参考图3A-3C和图4A-4C(其中，图4B是图4A中的局部放大图，图4C是图4B中的局部放大图)可知，通过本发明的制备方法不仅实现了“Ti-TiAl3-Al”这种“韧-脆-韧”异质结构(图3C)，而且在此过程中没有孔洞或裂纹的出现。
根据本发明的上述实施例，通过热轧和热压烧结工艺相结合的方式实现了钛、铝板的原位冶金结合，在钛层和铝层之间生成了一种具有非常高硬度的金属间化合物(TiAl3)，从而通过原位扩散的方式实现了钛、铝板之间的化学键的结合，与传统的“韧-脆-韧”异质结构相比，不同层之间具有更强的结合力，且在此过程中没有孔洞裂纹的产生，这样结构在受到冲击时脆性层不容易从韧性层之间剥落下来，从而使整个结构具有高强韧和优异的抗冲击性能。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种实现异质结构的方法，其特征在于，包括：
提供多片钛板和铝板，并对钛板和铝板进行表面处理；
将钛板、铝板和钛板进行堆叠得到层合板；
将堆叠好的层合板放进热处理炉里加热；
将加热后的层合板送入轧机进行轧制；
在两个轧制后的层合板之间放一片铝板，堆叠好再次进行轧制得到新的层合板；
在新的层合板之间放一片铝板，堆叠好再次进行轧制，以此往复实现多道次轧制；
将多道次轧制后的钛铝层合板进行热压烧结；
将堆叠好的层合板放进热处理炉里加热至270-350℃，并保温五分钟；
轧制压下率为40％，轧制速度为15rpm；
将多道次轧制后的钛铝层合板在600-650℃，30MPa的条件下进行热压烧结一个小时；
所述表面处理包括：
将切割好的钛板和铝板的表面打磨至平整，并用无水乙醇清洗干净；
用800#的水砂纸将切割好的钛板和铝板的表面打磨至平整。
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