CN115647046A - 一种高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材及其基于小吨位冷轧机的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有色金属基陶瓷复合材料加工成型技术领域，公开了一种高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材及其基于小吨位冷轧机的制备方法和应用。该方法采用温辊多道往复的方法将高模量铝基复合材料厚板置于热处理炉中进高温回复处理；同时使用辐射式加热板将轧辊预热至目标温度；转移至小吨位冷辊轧机上在设定温度和理论下压量下回复进行轧制，重新高温回复进行轧制，制得高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材。本发明通过温辊往复多道次加工，避免过度产生轧制织构使得板材具有明显的各向异性，实现高模量高强度且具有塑韧性的碳化硅颗粒增强铝基复合材料带材的制备。该方法具有低成本制造，方法简便，且易于实现规模化批量生产。
Description
技术领域
本发明属于有色金属基复合材料加工成型技术领域，更具体地，涉及一种高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材及其基于小吨位冷轧机的制备方法和应用。
背景技术
目前，铝基陶瓷颗粒复合材料是最有前景的轻质先进结构材料，由于铝基复合材料具有高比强度、高模量、高热电阻、低热膨胀系数、优异的耐蚀及耐磨性等使得其在航空航天、汽车和海洋领域有则极高的需求。其中弹性模量是控制结构性能最重要的力学性能，提高材料的弹性模量对于提高其在轻量化结构中的竞争力至关重要，提升铝合金最容易的方式便是向铝基体中加入高模量陶瓷相，在铝基体中加入陶瓷颗粒相较其他增强体而言具有较好的各向同性且成本友好便于后期二次成型加工如挤压、锻造和轧制。金属基体中加入高模量相可以有效提升材料的弹性模量，这会使得铝基复合材料在轻量化结构件上的应用范围及竞争力，但同时会带来延展率降低的问题，所以在制备高模量陶瓷颗粒增强铝基复合材料带材时会面临难以加工对轧机的要求更高、制得的带材延伸率过低且各向同性较差影响后续的带材成型性能，最重要的是产品的成品率低且易发生边缘损伤甚至是整板开裂的问题。因此，在小吨位冷辊轧机上可实现对高模量陶瓷颗粒增强铝基复合材料进行加工，制得具有高模量高强和优异延伸率的铝基复合带材的方法是非常有必要的。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种基于小吨位冷轧机制备高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材的方法。该方法采用温辊多道往复的方法，促进材料致密化和晶粒细化，同时可消除显微组织缺陷，制得碳化硅颗粒的体积分数为15～25％的高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材，带材厚度为0.04-0.5mm。该方法效率高的同时边缘损伤较低，可以在小吨位轧机上实现对高模量的碳化硅增强铝基复合带材，应用于小吨位轧机上进行批量生产，对大吨位轧机进行生产也具有一定的指导作用。
本发明的另一目的在于提供上述方法制备的具有高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材，该复合带材具有高模量、优异的力学强度、较好的延伸率及各向同性，较好的成型加工性能。
本发明的再一目的在于提供上述具有高强和高模量的铝基复合带材的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种基于小吨位冷轧机制备高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材的方法，包括如下具体步骤：
S1.将厚度在1～10mm的高模量铝基复合板材置于420～520℃的热处理炉中进高温回复处理30～90min，同时使用辐射式加热板对轧辊预热至100～250℃，完成板材与轧辊的首次预热处理；
S2.然后将预热板材转移至小吨位冷辊轧机上进行第一阶段的温辊热轧，在设定的理论下压量对板材进行轧制加工，完成每道次热轧加工后将板材重新放回热处理炉中进行高温回复处理10～60min，往复以上流程加工至小轧机轧辊闭合，完成第一阶段温辊热轧；每道次的下压量为轧前厚度的25～30％，重复此温辊热轧方式轧至板材的厚度为0.4～0.8mm；
S3.将完成第一阶段温辊热轧的板材放入400～500℃的热处理炉中高温回复处理5～30min，为了达到设定理论下压量，对其进行往复轧制，达到预定下压量后再将板材重新放回热处理炉中进行高温回复，往复以上流程加工至0.04～0.20mm，最终将0.04～0.20mm厚的带材在500～540℃下固溶30～60min，水淬后在120～220℃下时效处理10～30h，制得高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材。
优选地，步骤S1中所述的高模量铝基复合板材是以Al-Mg-Si系变形铝合金为基体，SiCp为高模量增强相制得，其中SiCp的体积分数为15～25％，SiCp的粒径为0.5～5μm。
优选地，所述Al-Mg-Si系变形铝合金的成分为铝98.2～98.7％、硅0.7～1.0％、镁0.6～0.8％、Fe≤0.05％、Cu≤0.05、Zn≤0.05、Ti≤0.05。
优选地，步骤S1中所述的轧辊预热的轧辊转速为0.1～0.5m/min，预热的时间为60～120min，预热至100～250℃后将轧机转速调至5～15m/min。
一种高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材，所述高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材是由所述的方法制备得到。
优选地，所述的碳化硅颗粒增强铝基复合带材的弹性模量为100～120GPa；在轧制方向上，屈服强度为420～450MPa，抗拉强度为450～480MPa，延伸率为3.5～4.5％；横纵方向的性能差异在1～3％。
所述的高强和高模量的铝基复合带材在航空、航天或电子封装领域中的应用。
本发明首先将中低体积分数(15～25％)的高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合材料厚板置于热处理炉中进高温回复处理，内部晶粒的均匀化提升板料塑性以便后续热加工变形；同时使用辐射式加热板将轧辊缓慢预热至目标温度达到温辊轧制的效果；在板材与轧辊均达到要求的前提下可以进行带材的制备，将在设定温度下回复处理结束的厚板材快速转移至小吨位冷辊轧机上进行轧制，在设定的理论下压量对板材进行轧制加工，完成该道次加工后将板材重新放回热处理炉中在高温条件下保温一段时间进行高温回复，往复以上流程加工至小轧机的轧制力极限，即轧辊完全闭合后亦无法使其实际下压量无法达到理论下压量情况，此时采用温辊多道往复的方法对该情况下的板材进行加工制备带材，通过该方法可以尽量减少热板的热流失，以保证板材在热加工温度，可以促进铝基复合材料基体的动态再结晶，减少冷轧织构产生，同时在轧制过程中通过大变形使得基体位错堆积于陶瓷颗粒界面，使得基体割裂产生亚晶达到晶粒细化的效果，最后对带材进行固溶及时效处理(T6热处理)，制得的铝基复合带材具有优异的强度(高抗拉强度和屈服强度)与各向同性的特点。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过为轧辊加入辐射式加热板实现温辊热轧，以减少热交换及提升加工效率，且该方法较传统的冷辊冷轧和冷辊热轧相比其所制备的带材版面缺陷及边缘损伤较少且塑韧性较优，由于不需要多次的退火，所以具有较高的生产效率及生产周期短的特点。而且通过往复多道次加工，可以减少在薄带材热轧过程中容易出现的晶粒粗大问题，避免过度产生轧制织构使得板材具有各向异性，以实现在小轧机上进行高模量和高强度且具有一定塑韧性的碳化硅颗粒增强铝铝基复合带材的制备。该方法具有低成本制造，方法简便，且易于实现规模化批量生产。
2.本发明所制得的碳化硅颗粒增强铝基复合材料板材具有较好的各向同性，在各个方向均具有相近的成型性能和力学性能。
3.本发明可以通过小吨位多辊轧机或单辊轧机联排实现极限下压限制时的往复操作，采用该发明在轧辊上安装加热板可将往复多道通过一道次加工到位，该方法具有在各种轧机上实现批量化生产的普适性，在大吨位轧机和精轧机具有一定的指导作用。
附图说明
图1是本发明的制备方法示意图；
图2是实施例1的制备流程图；
图3是实施例1和对比例1制得的碳化硅颗粒铝基复合带材的力学拉伸性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
图1为本发明基于小吨位冷轧机实现高强高模量铝基复合带材的制备方法的结构示意图。从图1中可知，小吨位冷轧机包括两个冷轧辊200和两个辐射式加热板100，辐射式加热板100分别位于冷轧辊200的上方和冷轧辊的下方，上辐射式加热板100悬挂放置，下辐射式加热板100支撑式放置。将金属基复合材料薄板300放置在两个冷轧辊200之间，由辐射式加热板100对冷轧辊200进行辐射式加热，通过调节两个冷轧辊200之间的间距对金属基复合材料薄板300的进行温辊热轧加工，制得SiC颗粒增强铝基复合带材。
图2为实施例1的制备流程图。具体地，(1)首先将厚度为3.5mm的高模量铝基复合材料板材(Al-Mg-Si系铝合金基体的成分铝为98.20～98.70％，硅0.7～1.0％，镁0.6～0.8％，Fe≤0.05％、Cu≤0.05％、Zn≤0.05％、Ti≤0.05％；体积分数为20％的高模量增强相SiCp，粒径分布区间为0.5～5μm)，置于480℃的热处理炉中进高温回复处理60min，同时使用辐射式加热板对轧辊进行预热至200℃达到温辊轧制的效果，制得预热板材；所述对轧辊进行预热处理，轧辊转速为0.1m/min，预热时间60min，预热至200℃后将轧机转速调至10m/min；
(2)然后将预热板材快速转移至小吨位冷辊轧机上进行第一阶段的温辊热轧，在设定的理论下压量对板材进行轧制加工，完成该道次加工后将板材重新放回热处理炉中进行高温回复，往复以上流程加工至小轧机轧辊闭合即完成第一阶段温辊热轧；第一阶段每高温回复道次总下压量为轧前厚度的25～30％，本实施例第一阶段温辊热轧中的每道次下压量为轧前厚度的30％，具体每道次板厚的变化情况如下：第一道次温辊热轧板厚从3.5mm轧至2.45mm(轧辊间隙2.00mm，实际下压量30％)；第二道次温辊热轧板厚从2.45mm轧至1.8mm(轧辊间隙1.4mm，实际下压量为27％)；第三道次温辊热轧板厚从1.8mm轧至1.28mm(轧辊间隙0.90mm，实际下压量29％)；第四道次温辊热轧板厚从1.28mm轧至0.90mm(轧辊间隙0.30mm，实际下压量30％)；第五道次温辊热轧板厚从0.90mm轧至0.70mm(轧辊闭合，实际下压量为22％)。轧辊已闭合，第一阶段轧制结束。
(3)将第一阶段轧制的板材放入500℃的热处理炉中高温回复30min，在轧辊仍处于闭合的状态下，开始第二阶段的温辊热轧，为了达到设定理论下压量，对其进行往复轧制，达到预定下压量后再将板材重新放回热处理炉中进行高温回复，往复以上流程加工至0.20mm，最终将0.20mm厚的带材在520℃下固溶60min，水淬后在150℃下时效处理20h，制得高模量的铝基复合材料带材。
所述的第二阶段每高温回复道次总下压量为轧前厚度的20～25％，第二阶段温辊热轧中的每道次下压量为轧前厚度的25％，具体每道次板厚的变化情况如下：第六道次温辊热轧板厚从0.70mm轧至0.53mm(轧辊闭合，快速往复轧制两次，实际下压量25％)；第七道次温辊热轧板厚从0.53mm轧至0.40mm(轧辊闭合，快速往复轧制三次，实际下压量24％)；第八道次温辊热轧板厚从0.40mm轧至0.30mm(轧辊闭合，快速往复轧制四次，实际下压量25％)；第九道次温辊热轧板厚从0.30mm轧至0.23mm(轧辊闭合，快速往复轧制五次，实际下压量23％)；第十道次温辊热轧板厚从0.23mm轧至0.20mm(轧辊闭合，快速往复三次，实际下压量为13％)，加工至目标尺寸完成第二阶段轧制，制得高强和高模量的SiC颗粒增强铝基复合带材。
对比例1
与实施例1不同的在于：采用冷辊热轧制备0.20mm厚的铝基复合带材。
具体地，(1)首先将厚度为3.5mm的高模量铝基复合材料板材(同实施例1)置于480℃的热处理炉中进高温回复处理60min，后将热处理炉中回复处理结束的板材材快速转移至小吨位冷辊轧机上进行第一阶段的冷辊热轧，在设定的理论下压量对板材进行轧制加工，完成该道次加工后将板材重新放回热处理炉中进行高温回复，往复以上流程加工至小轧机轧辊闭合即完成第一阶段冷辊热轧；所述轧辊不需进行预热处理，轧辊温度为室温(25℃)，轧机转速为10m/min。第一阶段轧制流程，具体每道次板厚的变化情况如下：第一道次板厚从3.5mm轧至2.54mm(轧辊间隙2.00mm，实际下压量27％)；第二道次板厚从2.54mm轧至1.9mm(轧辊间隙1.4mm，实际下压量为25％)；第三道次板厚从1.9mm轧至1.45mm(轧辊间隙0.90mm，实际下压量24％)；第四道次板厚从1.45mm轧至1.10mm(轧辊间隙0.30mm，实际下压量24％)；第五道次板厚从1.1mm轧至0.85mm(轧辊闭合，实际下压量为22％)，轧辊已闭合，第一阶段轧制结束。
(2)将第一阶段轧制的板材放入500℃的热处理炉中高温回复30min，轧辊闭合后开始第二阶段的冷辊热轧，为了达到设定理论下压量，对其进行往复轧制，达到预定下压量后再将板材重新放回热处理炉中进行高温回复，往复以上流程加工至0.20mm，最终将0.20mm厚的带材在520℃下固溶60min，水淬后在150℃下时效处理20h，制得高模量的SiC颗粒增强铝基复合带材。
所述的第二阶段轧制流程，具体每道次板厚的变化情况如下：第六道次冷辊热轧板厚从0.85mm轧至0.70mm(轧辊闭合，快速往复轧制两次，实际下压量18％)；第七道次冷辊热轧板厚从0.7mm轧至0.58mm(轧辊闭合，快速往复轧制三次，实际下压量17％)；第八道次冷辊热轧板厚从0.58mm轧至0.48mm(轧辊闭合，快速往复轧制四次，实际下压量17％)；第九道次冷辊热轧板厚从0.48mm轧至0.40mm(轧辊闭合，快速往复轧制五次，实际下压量17％)；第十道次冷辊热轧板厚从0.40mm轧至0.34mm(轧辊闭合，快速往复六次，实际下压量为16％)，第十一道次冷辊热轧板厚从0.34mm轧至0.28mm(轧辊闭合，快速往复轧制六次，实际下压量17％)；第十二道次冷辊热轧板厚从0.48mm轧至0.41mm(轧辊闭合，快速往复轧制六次，实际下压量15％)；第十三道次冷辊热轧板厚从0.41mm轧至0.35mm(轧辊闭合，快速往复轧制六次，实际下压量15％)；第十四道次板厚从0.35mm轧至0.31mm(轧辊闭合，快速往复轧制六次，实际下压量12％)；第十五道次冷辊热轧板厚从0.31mm轧至0.27mm(轧辊闭合，快速往复轧制六次，实际下压量12％)；第十六道次冷辊热轧板厚从0.27mm轧至0.24mm(轧辊闭合，快速往复轧制六次，实际下压量11％)，第十七道冷辊热轧次板厚从0.24mm轧至0.22mm(轧辊闭合，快速往复轧制六次，实际下压量9％)，第十八道次冷辊热轧板厚从0.22mm轧至0.20mm(轧辊闭合，快速往复轧制六次，实际下压量10％)，加工至目标尺寸(0.20mm)，完成第二阶段轧制，制得SiC颗粒增强铝基复合带材。
图3是实施例1和对比例1制得的碳化硅颗粒铝基复合带材的力学拉伸性能。力学性能采用GB/T 228.1-2010标准方法进行测量。从图3中可知，对比例1所制得的SiC颗粒增强铝基复合带材的弹性模量为112GPa，在轧制方向上，屈服强度为398.9MPa，抗拉强度为452.15MPa，延伸率为3.2％；在垂直于轧制方向上，屈服强度为342.35MPa，抗拉强度为389.50MPa，延伸率为2.00％。而实施例1所制得的SiC颗粒增强铝基复合带材的弹性模量为116GPa，在轧制方向上，屈服强度为444.30MPa，抗拉强度为465.76MPa，延伸率为4.00％；在垂直于轧制方向上，屈服强度为439.40MPa，抗拉强度为462.50MPa，延伸率为3.50％，与对比例1相比，实施例1各向同性显著提高，延伸率明显高于实施例1。此外，实施例1边缘损伤在1～3mm，而对比例1边缘损伤在2～6mm，所需道次数多且边缘损伤要低于对比例1。综上，说明本发明的SiC颗粒增强铝基复合带材具有优异的综合力学性能及各向同性。
本发明采用可变形的Al-Mg-Si系合金，SiCp作为其高模量增强相，在小吨位冷轧机的基础上进行改良优化，提出温辊往复热轧的制备带材工艺路线，实现了对高模量和高强的SiC颗粒增强铝基复合带材的制备，该制备流程属于低成本制造，兼具高效率、操作简单及高成品率等特点。本发明制得的SiC颗粒增强铝基复合带材相较传统的铝合金材料和铝基复合材料在综合力学性能方面具有较大的优势。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于小吨位冷轧机制备高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材的方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1.将厚度在1～10mm的高模量铝基复合板材置于420～520℃的热处理炉中进高温回复处理30～90min，同时使用辐射式加热板对轧辊预热至100～250℃，完成板材与轧辊的首次预热处理；
S2.然后将预热板材转移至小吨位冷辊轧机上进行第一阶段的温辊热轧，在设定的理论下压量对板材进行轧制加工，完成每道次热轧加工后将板材重新放回热处理炉中进行高温回复处理10～60min，往复以上流程加工至小轧机轧辊闭合，完成第一阶段温辊热轧；每道次的下压量为轧前厚度的25～30％，重复此温辊热轧方式轧至板材的厚度为0.4～0.8mm；
S3.将完成第一阶段温辊热轧的板材放入400～500℃的热处理炉中高温回复处理5～30min，为了达到设定理论下压量，对其进行往复轧制，达到预定下压量后再将板材重新放回热处理炉中进行高温回复，往复以上流程加工至0.04～0.20mm，最终将0.04～0.20mm厚的带材在500～540℃下固溶30～60min，水淬后在120～220℃下时效处理10～30h，制得高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材。
2.根据权利要求1所述的基于小吨位冷轧机制备高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合材料带材的方法，其特征在于，步骤S1中所述的高模量铝基复合板材是以Al-Mg-Si系变形铝合金为基体，SiCp为高模量增强相制得，其中SiCp的体积分数为15～25％，SiCp的粒径为0.5～5μm。
3.根据权利要求2所述的基于小吨位冷轧机制备高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材的方法，其特征在于，所述Al-Mg-Si系变形铝合金的成分为铝98.2～98.7％、硅0.7～1.0％、镁0.6～0.8％、Fe≤0.05％、Cu≤0.05、Zn≤0.05、Ti≤0.05。
4.根据权利要求1所述的基于小吨位冷轧机制备高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材的方法，其特征在于，步骤S1中所述的轧辊预热的轧辊转速为0.1～0.5m/min，预热的时间为60～120min，预热至100～250℃后将轧机转速调至5～15m/min。
5.一种高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材，其特征在于，所述高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材是由权利要求1-4任一项所述的方法制备得到。
6.根据权利要求5所述的高强和高模量的碳化硅颗粒增强铝基复合带材，其特征在于，所述的碳化硅颗粒增强铝基复合带材的弹性模量为100～120GPa；在轧制方向上，屈服强度为420～450MPa，抗拉强度为450～480MPa，延伸率为3.5～4.5％；横纵方向的性能差异在1～3％。
7.权利要求5或6所述的高强和高模量的铝基复合带材在航空、航天或电子封装领域中的应用。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1186720A (zh) * | 1996-12-23 | 1998-07-08 | Sms舒路曼-斯玛公司 | 轧制带材的方法和设备 |
| US20090075056A1 (en) * | 2006-05-09 | 2009-03-19 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Aluminum-silicon carbide composite body and method for processing the same |
| CN102179404A (zh) * | 2011-03-18 | 2011-09-14 | 东北大学 | 一种金属板带材的热辊温轧装置及方法 |
| CN103418611A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-12-04 | 中南大学 | 一种轧制生产不锈钢－铝－不锈钢三层复合板的方法 |
| CN109201739A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-01-15 | 中南大学 | 一种高性能超细晶铜/铝/铜复合带材的连续热轧-深冷轧制复合制备方法 |
| CN111331964A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-26 | 江苏鼎胜新能源材料股份有限公司 | 一种冷轧复合法生产的高铁隔音蜂窝板用复合铝材及其制造方法 |
| CN113564396A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-29 | 浙江永杰铝业有限公司 | 一种铝合金带材的制备方法及铝合金带材 |
-
2022
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1186720A (zh) * | 1996-12-23 | 1998-07-08 | Sms舒路曼-斯玛公司 | 轧制带材的方法和设备 |
| US20090075056A1 (en) * | 2006-05-09 | 2009-03-19 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Aluminum-silicon carbide composite body and method for processing the same |
| CN102179404A (zh) * | 2011-03-18 | 2011-09-14 | 东北大学 | 一种金属板带材的热辊温轧装置及方法 |
| CN103418611A (zh) * | 2013-07-19 | 2013-12-04 | 中南大学 | 一种轧制生产不锈钢－铝－不锈钢三层复合板的方法 |
| CN109201739A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-01-15 | 中南大学 | 一种高性能超细晶铜/铝/铜复合带材的连续热轧-深冷轧制复合制备方法 |
| CN111331964A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-26 | 江苏鼎胜新能源材料股份有限公司 | 一种冷轧复合法生产的高铁隔音蜂窝板用复合铝材及其制造方法 |
| CN113564396A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-29 | 浙江永杰铝业有限公司 | 一种铝合金带材的制备方法及铝合金带材 |
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