CN105772506A

CN105772506A - 一种Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板的生产方法

Info

Publication number: CN105772506A
Application number: CN201410835775.0A
Authority: CN
Inventors: 邬小萍
Original assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Current assignee: Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-07-20

Abstract

本发明公开了一种Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板的生产方法，包括以下步骤：(1)将Si/Al颗粒增强铝基复合材料板坯热轧制成半成品板坯；(2)制备由3～8张2～7mm厚的半成品板坯组成的包芯块的叠轧包；(3)包覆叠轧铝基复合材料；(4)退火，得到Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板。所述的叠轧包还具有位于包芯块最上层和最下层的厚度为3～25mm的覆面纯铝板、位于叠轧包侧面的3～25mm的侧封铝板，侧封铝板沿叠轧包四个侧面进行封焊。本发明的方法工艺路线新颖、制备成本低、工作效率高，还可制备出大规格薄板复合材料并实现大批量生产。

Description

一种Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板的生产方法

技术领域

本发明涉及一种Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板的生产方法。

背景技术

Si/Al颗粒具有高耐磨型、高比强度、高比刚度、高热导率、低热膨胀系数等优点，在金属基复合材料制备中，做为增强相而被广泛应用。Si/Al颗粒增强铝基复合材料兼具有铝合金的韧性、延展性和Si颗粒高硬度、高刚度、耐磨及耐高温的优点，具有高比强度和比刚度、耐磨耐疲劳、低热膨胀系数、低密度、高屈服强度、良好的尺寸稳定性和导热性、优异的力学性能，在航空航天、军事领域及汽车、电子仪表等行业中具有巨大的应用前景。

塑性加工可显著改善颗粒增强复合材料的微观组织、提高复合材料的力学性能，是制备颗粒增强铝基复合材料的常用手段之一。对于传统金属材料而言，基本是采用铸造、塑性加工或车、铣、刨、磨等机械加工。然而，对于颗粒增强铝基复合材料，由于大量硬脆的颗粒的加入使得颗粒增强铝基复合材料成为典型的难变形材料，二次加工困难，这在很大程度上阻碍了颗粒增强铝基复合的成型。目前还没有一种可行、有效的二次加工工艺方法，主要采用机加工的方法成形，由于硬颗粒的加入导致该材料的加工难度极大，即便是采用金刚石刀具，由于刀具磨损严重、效率低，周期长，加工的成本非常高。因此，如何另辟蹊径、寻找一种低成本和高效率的二次加工方法则成为能否实现高体份颗粒增强金属基复合材料推广应用乃至大规模应用的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板的生产方法。

本实发明的Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板的生产方法，通过以下技术方案实现：

一种Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板的生产方法，包括以下步骤：

(1)将Si/Al颗粒增强铝基复合材料板坯热轧制成半成品板坯；

(2)制备由3～8张2～7mm厚的半成品板坯组成的包芯块的叠轧包；

(3)包覆叠轧铝基复合材料；

(4)退火，得到Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板。

所述热轧的过程为：将5～20mm厚的铝基复合材料板坯采用3～6个火次轧至厚度为2～7mm，每火次保温温度为400～600℃，保温时间1～4h，道次变形率在10～40％，控制终轧温度≥350℃，制成半成品板坯坯料。

所述的叠轧包还具有位于包芯块最上层和最下层的厚度为3～25mm的覆面纯铝板、位于叠轧包侧面的3～25mm的侧封铝板，侧封铝板沿叠轧包四个侧面进行封焊。

在叠轧包四个侧封铝板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧面面积的2％～15％。

包芯块中半成品板坯间用石墨隔离剂进行隔离。

所述包覆叠轧的保温温度为400～550℃，道次变形率10％～50％，终轧温度≥350℃，根据芯板与覆板的变形系数，覆板厚度复合材料芯板总厚度确定包覆叠轧目标厚度。

所述退火的温度为350～550℃，保温时间0.5～2h。

本发明的有益效果：本发明的方法采用适当厚度的侧封铝板，确保该材料在后续热轧过程中芯板边缘与中心变形的不同步，叠轧包四周侧封板气孔所占面积小可保证材料在后续热轧过程中温度的均匀性。本发明针对颗粒增强铝基复合材料二次加工困难，有效的避免了该材料在热轧过程中出现的开裂、堆积、芯板窜动等问题，提高了生产效率、成品率及表面质量等。

附图说明

图1为半成品板坯组成的示意图；

图2为带脱气孔的侧封结构示意图；

图中标记为：1-上包覆铝板、2-下包覆铝板、3-Si/Al颗粒增强铝基复合材料板、4-隔离层、5-通孔。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实例对本发明作进一步说明。

如图1所示，半成品板坯组成的包芯块，由Si/Al颗粒增强铝基复合材料板3以及石墨隔离剂形成的隔离层4组成。叠轧包还具有位于包芯块最上层和最下层的厚度为3～25mm的覆面纯铝板(上包覆铝板1、下包覆铝板2)、位于叠轧包侧面的3～25mm的侧封铝板，侧封铝板沿叠轧包四个侧面进行封焊。在叠轧包四个侧封铝板上留有均布的通孔5，通孔面积占整个侧面面积的2％～15％。

实施例1

步骤一：采用3个火次将5mm的复合材料板坯轧至厚度为为2mm，每火次保温温度480℃，保温时间1h，道次变形率分别为30％，25％，30％，终轧温度360℃。

步骤二：将4张2mm厚的铝基复合材料板坯与纯铝板组成的叠轧包，铝基复合材料板坯之间用石墨隔离剂进行隔离，叠轧包芯块最上层和最下层为厚度7mm的覆面纯铝板，位于叠轧包侧面的为2mm的侧封铝板，侧封铝板沿叠轧包四个侧面进行封焊，且在叠轧包四个侧面封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧面面积的5％。

步骤三：包覆叠轧保温温度为480℃，道次变形率20％，终轧温度350℃，根据芯板与覆板的变形系数，覆板厚度复合材料芯板总厚度确定包覆叠轧目标厚度。

步骤四：退火温度450℃，保温时间1h。

实施例2

步骤一：采用4个火次将10mm的复合材料板坯轧至厚度为为3mm，每火次保温温度480℃，保温时间1h，道次变形率分别为35％，30％，30％，终轧温度380℃。

步骤二：将5张3mm厚的铝基复合材料板坯与纯铝板组成的叠轧包，铝基复合材料板坯之间用石墨隔离剂进行隔离，叠轧包芯块最上层和最下层为厚度9mm的覆面纯铝板，位于叠轧包侧面的为4mm的侧封铝板，侧封铝板沿叠轧包四个侧面进行封焊，且在叠轧包四个侧面封板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧面面积的10％。

步骤三：包覆叠轧保温温度为500℃，道次变形率30％，终轧温度350℃，根据芯板与覆板的变形系数，覆板厚度复合材料芯板总厚度确定包覆叠轧目标厚度。

步骤四：退火温度480℃，保温时间1.5h。

Claims

1.一种Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将Si/Al颗粒增强铝基复合材料板坯热轧制成半成品板坯；

(3)包覆叠轧铝基复合材料；

(4)退火，得到Si/Al颗粒增强铝基复合材料薄板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热轧的过程为：将5～20mm厚的铝基复合材料板坯采用3～6个火次轧至厚度为2～7mm，每火次保温温度为400～600℃，保温时间1～4h，道次变形率在10～40％，控制终轧温度≥350℃，制成半成品板坯坯料。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的叠轧包还具有位于包芯块最上层和最下层的厚度为3～25mm的覆面纯铝板、位于叠轧包侧面的3～25mm的侧封铝板，侧封铝板沿叠轧包四个侧面进行封焊。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在叠轧包四个侧封铝板上留有均布的通孔，通孔面积占整个侧面面积的2％～15％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包芯块中半成品板坯间用石墨隔离剂进行隔离。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆叠轧的保温温度为400～550℃，道次变形率10％～50％，终轧温度≥350℃，根据芯板与覆板的变形系数，覆板厚度复合材料芯板总厚度确定包覆叠轧目标厚度。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火的温度为350～550℃，保温时间0.5～2h。