CN109731912A - 一种钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法 - Google Patents

一种钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法,该方法以铝合金薄板为中间过渡层,首先将钛合金和铝合金板材在高温下轧制复合并使复合面为齿形面,将镁合金板材在高温下轧制使待复合面为齿形面,然后将钛/铝复合板和镁合金板的齿形面啮合后压合,再在高温下轧制复合,获得钛/铝/镁复合板成品。本发明可在不同温度下进行钛/铝齿形面复合轧制、镁合金齿形面轧制以及齿形面啮合后的钛/铝/镁复合轧制,有利于轧制复合的实现;齿形复合面啮合后轧制便于多层合金板材的同步咬入,有效增加复合接触面积,防止复合面高温氧化,改善复合板界面的应力状态,具有复合板界面质量好、强度高等优点。

Description

一种钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法
技术领域
本发明涉及一种钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法,属于金属复合板制备领域。
背景技术
镁及镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料,由于具有高比强度、高比刚度、导热导电性能优良、高阻尼减振和电磁屏蔽等优点,以及优良的再生性,已成为继钢铁、铝合金材料之后的第三大金属工程材料,是21世纪具有发展潜能的环保节能型结构材料,在汽车工业领域、航空航天领域呈现出广阔的应用前景。然而,由于镁合金的室温塑性和耐腐蚀性能差,极大地制约了其发展。除镁合金外,常用的轻合金还有铝合金和钛合金,其中铝及其合金具有较强的抗氧化性、耐冲击性和耐腐蚀性等优点,钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特征。因此,将镁合金与铝合金和钛合金复合,能够充分发挥钛合金和铝合金高强度和耐腐蚀优势,镁合金质量轻、减振性能和电磁屏蔽性能好等优点,很好地克服镁合金材料耐腐蚀性差的缺点,扬长避短,获得优良的结构与功能特性,扩宽镁合金的应用领域。
适用于钛/铝/镁金属复合板制备的方法主要有***复合法和轧制复合法。***复合利用***作为能源,在***的高速引爆和冲击作用下将不同金属大面积焊接在一起。***复合可以生产多种金属的复合板,但***产生的振动、噪声和烟尘污染会对环境造成影响,且生产效率较低。轧制复合是一定温度下,利用轧机的轧制力将待复合的金属进行轧制,进而形成冶金结合,具有产品质量稳定性好,生产效率高,工艺简单等特点,易于实现工业化批量生产。
然而,钛、铝、镁三种合金复合时,由于多数钛合金的性能明显优于镁合金和铝合金,尤其是屈服强度很高,变形抗力很大,导致三者轧制复合时钛合金的变形很小,从而影响钛/铝、钛/镁之间的复合效果,使界面强度较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法,将铝合金作为中间过渡层,充分利用钛/铝、铝/镁合金间具有良好的复合能力,制备具有良好性能和结合界面强度的钛/铝/镁复合板。
本发明技术方案如下:
一种钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法,以铝合金薄板为中间层,将钛合金和镁合金板轧制为复合板,具体步骤如下:
1)复合面清理,将钛合金、铝合金和镁合金的待复合面用钢丝刷打磨粗糙至粗糙度均匀,用酒精清洗打磨面后吹干;
2)钛/铝复合齿形轧制,将钛合金和铝合金板材的待复合面贴合压紧,加热后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制复合,轧制后钛/铝待复合面为齿形面;齿形轧制时板材的加热温度为450~550℃,轧辊预热温度为150℃,总压下量为5~10%;
3)镁合金齿形轧制,将镁合金板材加热后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制,轧制后待复合面为齿形面;齿形与步骤2)中齿形相同,轧制温度为300~400℃,轧辊预热温度为150℃,压下量为5~10%;
4)齿形面压合,钛/铝复合板的齿形面和镁合金的齿形面用酒精清洗并吹干,齿形啮合后压合;
5)衬板轧制复合,将压合后的钛/铝/镁复合板坯加热后,采用衬板轧制的方法轧制复合;轧制复合时轧制温度为300~400℃,轧辊预热温度为150℃,总压下量为35~50%;
6)校直切边,对有弯曲的轧制复合板整形校直,切除复合板变形不规则的前后端头,获得合格的钛/铝/镁复合板;
步骤4)中的钛/铝复合板和镁合金的齿形面压合是在常温下进行,可在液压机上实施,也可在轧机上实施,确保齿形面产生部分塑性变形,使两个待复合齿形面充分压合,防止加热时高温氧化;
步骤6)中所述的校直在轧制复合后立即进行,校直可以在液压机上进行,也可多辊轧机轧制校直;
上述方法适用于较厚钛合金板材与铝合金、镁合金板材的复合,如果钛合金板材的厚度小于5mm,则步骤2)中钛/铝复合齿形轧制时轧机双辊均为齿形辊,轧制复合后钛/铝复合板的两面均为齿形面,然后与镁合金板材的齿形待复合面啮合后轧制复合。
方法也适用于其它金属复合板的轧制。
本发明的有益效果:
1.本发明所采用的钛/铝/镁复合板轧制方法以铝合金为中间层,先将钛/铝在较高温度下轧制复合,然后再将镁和钛/铝在相对较低温度下轧制,实现钛/铝/镁复合,轧制复合易于实现;
2.将板材复合面轧制为齿形复合面,齿形复合面啮合并压合后进行加热和轧制复合,不仅增加了复合接触面积,而且可有效防止加热过程中复合面产生氧化,因此,复合板界面质量好、强度高。
3.钛/铝/镁复合板具有轻质高强,耐蚀性好,耐热性高,减振性能和电磁屏蔽性能好等诸多优点。
附图说明
图1为本发明的钛/铝/镁厚板复合板轧制工艺图;
图2为本发明的钛/铝/镁薄板复合板轧制工艺图;
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,本发明包括但不仅限于下述实施例。
实施例1:AZ31镁合金+3003铝合金+TC4钛合金复合板轧制(厚板)。
取3mm厚AZ31镁合金、2mm厚3003铝合金和1mm厚TC4钛合金各一块,长宽尺寸为90mm×45mm;
将三种合金的复合面用钢丝刷打磨粗糙至粗糙度均匀,用酒精清洗打磨面后吹干;
将TC4钛合金和3003铝合金板材的复合面贴合压紧,加热至450℃,保温8分钟后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制复合,轧辊预热温度为150℃,总压下量为8%,轧制后TC4和3003的复合面为齿形面;
将AZ31镁合金板材加热至300℃,保温10分钟后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制,轧辊预热温度为150℃,压下量为5%。轧制后复合面为齿形面;
将TC4和3003复合板的齿形面和AZ31的齿形面用酒精清洗并吹干后齿形啮合,在200吨液压机上压合;
将压合后的钛/铝/镁复合板坯加热至300℃,保温20分钟后轧制复合,轧辊预热温度为150℃,总压下量为50%;
轧制后的复合板在200吨液压机上校直,获得合格的AZ31/3003/TC4复合板。
实施例2:AZ91镁合金+6062铝合金+TC4钛合金复合板轧制(厚板)。
取3mm厚AZ91镁合金、2mm厚6062铝合金和1mm厚TC4钛合金各一块,长宽尺寸为90mm×45mm;
将三种合金的复合面用钢丝刷打磨粗糙至粗糙度均匀,用酒精清洗打磨面后吹干;
将TC4钛合金和6062铝合金板材的复合面贴合压紧,加热至550℃,保温8分钟后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制复合,轧辊预热温度为150℃,总压下量为8%,轧制后TC4和6062的复合面为齿形面;
将AZ91镁合金板材加热至350℃,保温10分钟后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制,轧辊预热温度为150℃,压下量为5%。轧制后复合面为齿形面;
将TC4和6062复合板的齿形面和AZ91的齿形面用酒精清洗并吹干后齿形啮合,在200吨液压机上压合;
将压合后的钛/铝/镁复合板坯加热至350℃,保温20分钟后轧制复合,轧辊预热温度为150℃,总压下量为50%;
轧制后的复合板在200吨液压机上校直,获得合格的AZ91/6062/TC4复合板。
实施例3:AZ31镁合金+6062铝合金+TC4钛合金复合板轧制(薄板)。
取3mm厚AZ31镁合金、1mm厚6062铝合金和TC4钛合金各一块,长宽尺寸为90mm×45mm;
将三种合金的复合面用钢丝刷打磨粗糙至粗糙度均匀,用酒精清洗打磨面后吹干;
将TC4钛合金和6062铝合金板材的复合面贴合压紧,加热至550℃,保温8分钟后在两个辊均为齿形辊的轧机上轧制复合,轧辊预热温度为150℃,总压下量为10%,轧制后TC4和6062复合板的双面均为齿形面;
将AZ31镁合金板材加热至300℃,保温10分钟后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制,轧辊预热温度为150℃,压下量为5%。轧制后复合面为齿形面;
将TC4和6062复合板的一个齿形面和AZ31的齿形面用酒精清洗并吹干后齿形啮合,在200吨液压机上压合;
将压合后的钛/铝/镁复合板坯加热至350℃,保温20分钟后轧制复合,轧辊预热温度为150℃,总压下量为50%;
轧制后的复合板在200吨液压机上校直,获得合格的AZ31/6062/TC4复合板。
观察实施例1、2和3所制备的镁/铝/钛复合板,各层合金变形较为均匀,界面结合良好;应用拉-剪实验对实施例3所制备的镁/铝/钛复合板进行界面结合强度测试,钛/铝、镁/铝界面结合强度均高于140MPa。

Claims (5)

1.一种钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法,以铝合金薄板为中间层,将钛合金和镁合金板轧制为复合板,具体步骤如下:
1)复合面清理,将钛合金、铝合金和镁合金的待复合面用钢丝刷打磨粗糙至粗糙度均匀,用酒精清洗打磨面后吹干;
2)钛/铝复合齿形轧制,将钛合金和铝合金板材的待复合面贴合压紧,加热后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制复合,轧制后钛/铝待复合面为齿形面;齿形轧制时板材的加热温度为450~550℃,轧辊预热温度为150℃,总压下量为5~10%;
3)镁合金齿形轧制,将镁合金板材加热后在一个辊为齿形辊的轧机上轧制,轧制后待复合面为齿形面;齿形与步骤2)中齿形相同,轧制温度为300~400℃,轧辊预热温度为150℃,压下量为5~10%;
4)齿形面压合,钛/铝复合板的齿形面和镁合金的齿形面用酒精清洗并吹干,齿形啮合后压合;
5)衬板轧制复合,将压合后的钛/铝/镁复合板坯加热后,采用衬板轧制的方法轧制复合;轧制复合时轧制温度为300~400℃,轧辊预热温度为150℃,总压下量为35~50%;
6)校直切边,对有弯曲的轧制复合板整形校直,切除复合板变形不规则的前后端头,获得合格的钛/铝/镁复合板。
2.根据权利要求1所述的钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法,其特征在于,步骤4)中的钛/铝复合板和镁合金的齿形面压合是在常温下进行,在液压机上实施,或在轧机上实施。
3.根据权利要求1所述的钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法,其特征在于,步骤6)中所述的校直在轧制复合后立即进行,校直可以在液压机上进行,或在多辊轧机轧制校直。
4.根据权利要求1所述的钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法,其特征在于,如果钛合金板材的厚度小于5mm,则步骤2)中钛/铝复合齿形轧制时轧机双辊均为齿形辊,轧制复合后钛/铝复合板的两面均为齿形面,然后与镁合金板材的齿形待复合面啮合后轧制复合。
5.根据权利要求1所述的钛/铝/镁复合板的齿形结合面轧制制备方法适用于其它金属复合板的轧制。
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