CN113290051A

CN113290051A - 一种制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法

Info

Publication number: CN113290051A
Application number: CN202110583120.9A
Authority: CN
Inventors: 谢广明; 周立成; 骆宗安; 段瑞海
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2041-05-27
Also published as: CN113290051B

Abstract

本发明的一种制备铝/镁复合板的异步轧制‑局部液相复合法，属于金属材料加工技术领域。步骤为：加工预设尺寸的铝合金板、镁合金板和锌基中间层；去除油污、氧化层清洗吹干；按照铝/锌/镁顺序紧密贴合组坯固定；感应加热坯料至350℃～550℃，中间层熔化；异步轧制调节不同异步比，总压下率50％～70％；热轧态复合板进行热处理，获得复合板产品。本发明利用在线感应加热、局部液相复合与异步轧制制备铝镁复合板，极大地降低复合界面的界面产物生成且防止了界面氧化；轧制力小，轧机负荷低，对轧机能力要求低；复合板残余应力小，轧后板形质量好。制备的铝/镁复合板界面结合强度高、板形良好、界面脆性产物少、无需组坯和隔离剂、流程短、能耗低、节能环保。

Description

一种制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法

技术领域：

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法。

背景技术：

镁合金具有低密度、良好的减震降噪性、优良的电磁屏蔽性以及易回收等优点，被广泛用于航空航天、汽车、电子等领域。然而，由于镁合金表面生成的氧化膜疏松、多孔，因而其耐蚀性较差。与镁合金相比，铝合金具有良好的耐蚀性、较高的强度以及优异的导热性，但其密度较高。因此，铝/镁复合板不仅可使材料具有良好耐腐蚀性，同时还兼顾了轻量化，应用前景十分广阔，但铝、镁之间容易生成硬脆的金属间化合物，严重影响了铝/镁复合板的界面结合。

目前，制备铝/镁复合板的方法主要包括***复合法、扩散复合法以及轧制复合法。

***复合法是利用***产生的高温和冲击波使复合界面产生严重的塑性变形，通过界面的冶金结合和机械咬合实现异质金属复合。然而，***复合界面存在因局部过热熔化产生的凝固组织和夹杂物，极大削弱了***复合板的界面结合性能。此外，***复合还存在噪音和粉尘污染严重、生产效率低、板形较差等缺点，因此该技术在国外已被淘汰。

扩散复合法是在一定的真空、温度和压力共同作用下，使两侧金属表面原子相互扩散，形成扩散层，实现牢固结合的方法。然而，由于扩散复合设备限制，扩散复合通常用于制备小规格的复合构件，无法实现大板幅复合板的连续工业生产。

轧制复合法通常是将两组双层复合坯对称叠合，为方便轧后复合板分离，在两组复合坯间涂覆隔离剂，然后对坯料四周进行真空焊接封装，以避免界面氧化，继而进行轧制复合、热处理、切割分离、清理隔离剂、矫直等工序，最终得到复合板。轧制复合法因其高效、绿色、板形良好等优点，是目前国外金属复合板的主流制备技术。然而，对于镁/铝复合板，当温度超过100℃时铝/镁间会生成大量金属间化合物，因而在热轧镁/铝复合板过程中，界面会产生大量脆性产物，极大削弱了界面性能。因此，目前采用常规对称轧制技术很难制备出高性能的铝/镁复合板。

异步轧制复合技术是一项国际前沿的复合板制备技术。异步轧制采用不同辊径或相同辊径不同转速轧辊，通过调整线速度差来控制复合界面应力状态，可有效降低轧制力并改善复合板板形。因此，与对称轧制复合相比，异步轧制可直接对双层金属板进行轧制复合，无需采用复杂的对称组坯，省去了隔离剂涂覆和清理环节；同时，由于异步轧制可降低轧机负荷，减小复合的临界变形量，另外还能控制板形，可省去矫直工序。

与普通热轧类似，异步轧制镁/铝间的脆性产物依然存在，控制界面产物仍十分重要。专利“一种脉冲电流异步轧制制备高性能复合带材的方法”(CN108126982B)采用了脉冲电流对界面缝隙区进行局部短时加热，避免了传统长时间均热造成的严重扩散问题。尽管该方法在一定程度上缩短了界面高温停留时间，但脉冲加热过程中界面两侧部分金属发生熔化，液态金属在冷却过程中发生强烈的共晶反应，生成了大量的金属间化合物，严重影响了界面结合，界面性能仍不理想。因此，尽管异步轧制复合极大简化了生产工序，对轧机设备的能力要求也大为降低，生产效率大为提高，工艺适应性也更好，但是界面脆性产物问题仍很难解决。

发明内容：

针对现有问题，本发明开发出一种制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，首先，在复合界面添加低熔点的锌基中间层材料；随后，在轧制之前采用感应线圈对复合坯局部快速加热，使界面中间层快速熔化；最后，利用异步轧制技术对镁、铝板坯进行轧制复合。其中：

所选锌基中间层的熔点低于铝、镁基体熔点。中间层具体包括：Zn-Al、Zn-Sn系列，要既能去除两侧金属表面氧化膜又具有足够的润湿铺展能力，将两侧的镁/铝隔绝，避免元素扩散，生成脆性相，同时，由于中间层熔点远低于镁、铝合金，可在较宽的加热温度窗口实现中间层熔化而镁铝不熔化，熔点范围：300～420℃。加热环节具有良好的工艺适应性，使用电磁感应加热铝合金/锌基层/镁合金复合坯料，锌基中间层瞬间熔化，然后快速进行异步轧制，在轧制力的作用下，将液态金属膜连同铝、镁表面的氧化膜一起快速向尾部挤出，在较低温度下，洁净的镁和铝表面快速接触，轧后进行热处理，降低铝/镁复合板的残余应力，本发明属于固-固复合技术，具有界面结合强度高、板形良好、界面氧化弱、能耗低、工艺流程短等优点。

与传统的电阻炉或燃气炉的整体加热不同，随着坯料通过感应线圈，坯料沿长度方向依次被加热，感应加热升温速度快，坯料界面的氧化程度较弱，有效地控制了铝/镁复合界面产物的生成量。因此，在较小的轧制变形下，界面实现了优异的冶金结合，极大降低了轧机负荷，降低设备投资成本。另外，通过调节轧制的异步比，解决相同温度变形过程中，因变形抗力不同而导致的铝、镁的变形不均和板形翘曲严重等问题。最终，通过异步轧制-局部液相复合法获得了具有优异性能和良好板形的铝/镁复合板。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：

一种制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，包括以下步骤：

(1)原料准备：选取长度和宽度相等的铝合金板、镁合金板和锌基中间层；

(2)原料表面处理及组坯：对铝合金板、镁合金板和锌基中间层进行表面清理，去除油污和氧化层；然后将洁净的待复合面相对，按照铝合金/中间层/镁合金的顺序叠合，保证表面紧密贴合，将复合坯头、尾进行固定，获得复合坯；

(3)在线感应加热复合坯料：将复合坯放在输送辊道上，复合坯快速通过电磁感应线圈，中间不停留，辊道速度为0.8～3m/s，通过感应线圈的中间层迅速熔化，所述加热温度为350～550℃，温度控制精度±10℃，保证铝板和镁板不熔化，轧制时中间层的瞬时温度须高于自身熔点，保证轧制时中间层处于液态，获得加热后复合坯；

(4)异步轧制：加热后复合坯被快速送入轧机，进行异步轧制，所述镁侧与铝侧的轧制异步比为1.1～1.3，轧制总压下率为50～70％，首道次压下率为5～10％，第2道次～末道次的单道次压下率为10～30％；

(5)轧后热处理：将轧后的铝/镁复合板进行热处理，以调控铝/镁复合板的镁合金、铝合金以及界面的性能，获得铝/镁复合板，所述的轧后热处理温度为100～180℃，保温时间为1～30min。

所述的步骤(1)中，铝合金板包括2000系、6000系或7000系，纯铝，1000系，3000系、4000系或5000系等。

所述的步骤(1)中，镁板包括纯镁板、铸造镁合金板及变形镁合金板等；所述的铸造镁合金板包括ZK系列等，所述的变形镁合金板包括AZ系列等。

所述的步骤(1)中，锌基中间层为Zn-Al系及Zn-Sn系，所述的锌基中间层中选择性添加Cu、Mg、Bi等元素，熔点范围为300～420℃；所述铝合金板厚度为1～50mm，镁合金板厚度为1～50mm，所述中间层的厚度为0.05～2mm，中间层成分及厚度根据坯料总厚度和需要进行选择，以保证铝板、镁板和中间层的长、宽一致。

所述的步骤(2)中，原料表面处理及组坯，通过机械或酸洗方法去除铝板、镁板和中间层表面的油污和氧化层，然后清洗、风干，保证表面洁净干燥；组坯过程中，按铝合金/中间层/镁合金顺序组坯，然后在复合坯头、尾部钻孔，根据板厚选择不同型号铝铆钉，以保证待复合表面紧密贴合，获得复合坯。

所述的步骤(3)中的在线感应加热复合坯，将感应加热装置设置在轧机入口前，通过调节感应电流，加热温度为350～550℃。当复合坯通过感应加热线圈时，由于中间层熔点低于铝、镁合金，中间层迅速熔化，铝板和镁板不熔化。

所述的步骤(4)中，轧制总压下率优选为55～65％。

所述的步骤(4)中，首道次压下率优选为5～8％。

所述的步骤(4)中，因异步轧制的界面附加拉应力小，同时熔化的锌基中间层可以去除氧化膜，降低临界复合压下率，可在较小的首道次压下率实现初步复合，由于首道次实现初步复合，故第2道次至末道次的单道次压下率也可以较小，压下率范围为10～30％，即小压下率的异步轧制。

所述的步骤(4)中，轧制异步比控制在特定范围内，避免异步比过大导致复合界面的裂纹气孔等缺陷产生，导致界面结合强度下降，当辊速比过大时，由于两种金属流动特性的差异将会导致复合接触表面的相对滑动，不利于复合。本发明中镁侧轧辊与铝侧轧辊的线速度比范围：1.1～1.3。异步轧制包括两种方式，一种是轧机上、下辊的角速度相同，直径不同，另一种是轧机上、下辊的直径相同，调节不同角速度。轧辊可呈二辊、四辊或多辊形式排列。

所述的步骤(5)中，保温时间优选为10～20min。

所述的步骤(5)中，制备的铝/镁复合板板形平整，界面平直，复合界面无裂纹、气孔等缺陷，实现良好冶金结合。厚度范围的不平度为≤2mm/m，铝/镁复合板厚度范围1～50mm。铝/镁复合界面的剪切强度为镁板基体的70～80％，复合板的抗拉强度为镁板基体的90～98％，延伸率为镁板基体的90～98％，内外弯曲角度为90～155°，界面无宏观开裂。

所述的步骤(5)中，制备的铝/镁复合板界面的剪切强度为镁板基体的75～80％，抗拉强度为镁板基体的93.5～98％，延伸为过镁板基体的93～98％，内外弯曲角度为132～155°，界面无宏观开裂。

所述的步骤(5)中，通过轧后热处理降低轧后复合界面的残余应力，提高界面结合性能，且实现铝合金和镁合金的析出强化或降低残余应力，改善基、复材性能。由于本发明临界复合压下率小，所以界面的残余应力更低，故热处理所需温度更低、时间更短，更加节能减排。

本发明的有益效果：

(1)低熔点锌基中间层的设计：为实现界面的优异冶金结合，轧制复合时熔化的锌基中间层可以使基、复材的表面氧化膜被顺利排出，获得洁净的复合界面；(2)弱氧化的感应加热方式：与燃气炉或电阻炉的整体加热相比，采用感应加热可实现坯料的局部加热，极大缓解了界面的氧化程度；(3)低附加应力的异步轧制技术：与传统同步轧制不同，通过调整异步轧制辊面线速度可获得较小的界面附加拉应力，同时因氧化膜被挤出得到洁净界面，在较小的压下率和轧制力及较少轧制道次下，使界面更易实现良好的冶金结合，并且板形较好，轧后无需矫直，同时还降低了轧机负荷，节约了制造成本。

附图说明：

图1为本发明实施例1的制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法的工艺流程图；

图2为本发明实施例1制备的铝/镁复合板的金相照片；

图3为本发明实施例1制备的铝/镁复合板剪切断口形貌，其中，图3(a)为铝侧，图3(b)为镁侧；

图4为本发明对比例1制备的铝/镁复合板的金相照片；

图5为本发明对比例1制备的铝/镁复合板剪切断口形貌，其中，图5(a)为铝侧，图5(b)为镁侧。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其工艺流程图如图1所示，本实施例采用异步轧机，当R1＝R2时，w1≠w2；当w1＝w2时，R1≠R2。R1、R2分别为上、下轧辊的半径，w1、w2分别为上、下辊的角速度；铝合金板的材质为1060工业纯铝，铝板尺寸：300×300×20mm，镁合金板的材质为AZ31镁合金，镁板尺寸：300×300×20mm；中间层成分为Zn58Sn40Cu，尺寸为300×300×0.1mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层和油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为410℃，复合坯料以1m/s速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧轧制异步比为1.1，首道次压下率为5％，二、三、四道次压下率分别为20％、20％、17.8％，总压下率为50％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度150℃，保温15min，降低残余应力，获得铝/镁复合板，其金相照片如图2所示，剪切断口形貌如图3所示，图3(a)为铝侧，图3(b)为镁侧。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，实现良好的冶金结合。复合板的剪切强度达到AZ31镁板基体的70％，复合板的抗拉强度达到AZ31镁板基体的91％，延伸率达到镁板基体的90％，内外弯曲角度极限能够达到100°，复合界面不开裂。

实施例2：

铝合金板的材质为6061铝合金，铝板尺寸：300×300×15mm，镁合金板的材质为AZ31镁合金，镁板尺寸：300×300×30mm；中间层成分为Zn95Al，尺寸为300×300×0.1mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层、油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为460℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧轧制异步比为1.2，首道次压下率为5％，二、三、四道次压下率分别为20％、20％、26.2％，总压下率为55％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度150℃，保温15min，获得铝/镁复合板。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，实现良好的冶金结合，界面强化相为M₂Si。复合板的剪切强度达到AZ31镁板材基体的75.5％，复合板的抗拉强度达到AZ31镁板基体的93.5％，延伸率达到镁板基体的93％，内外弯曲角度极限能够达到132°界面不开裂。

实施例3：

铝合金板的材质为7050铝合金，铝板尺寸：300×300×12mm，镁合金板的材质为ZK60镁合金，镁板尺寸：300×300×36mm；中间层成分为Zn65Al20Cu，尺寸为300×300×0.2mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层和油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为500℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧异步比为1.3，首道次压下率为5％，二、三、四、五道次压下率分别为20％、20％、20％、17.8％，总压下率为60％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度150℃，保温15min，获得铝/镁复合板。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，实现良好冶金结合，界面强化相为MgZn₂。复合板的剪切强度达到ZK60镁板材基体的80％，复合板的抗拉强度达到ZK60镁板基体的98％，延伸率达到镁板基体的98％，内外弯曲角度极限能够达到155°界面不开裂。

实施例4：

铝合金板的材质为6061铝合金，铝板尺寸：300×300×20mm，镁合金板的材质为AZ31镁合金，镁板尺寸：300×300×40mm；中间层成分为Zn95Al，尺寸为300×300×0.1mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层、油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四周钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为460℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧轧制异步比为1.2，首道次压下率为5％，二、三、四、五道次压下率分别为20％、20％、20％、28％，总压下率为65％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度150℃，保温15min，获得铝/镁复合板。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，实现良好冶金结合，界面强化相为M₂Si。复合板的剪切强度达到AZ31镁板材基体的75％，复合板的抗拉强度达到AZ31镁板基体的94.5％，延伸率达到镁板基体的94.5％，内外弯曲角度极限能够达到135°界面不开裂。

实施例5：

铝合金板的材质为7050铝合金，铝板尺寸：300×300×16mm，镁合金板的材质为ZK60镁合金，镁板尺寸：300×300×50mm；中间层成分Zn65Al20Cu，尺寸为300×300×0.1mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层、油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四周钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为500℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧轧制异步比为1.3，首道次压下率5％，二、三、四、五、六道次压下率分别为20％、20％、20％、20％、22.9％，总压下率为70％，轧后冷却至室温；轧后热处理温度150℃，保温15min，获得铝/镁复合板。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，实现良好冶金结合，界面强化相为MgZn₂。复合板的剪切强度达到AZ31镁板材基体的71.5％，复合板的抗拉强度达到AZ31镁板基体的90％，延伸率达到镁板基体的91％，内外弯曲角度极限能够达到103°界面不开裂。

实施例6：

铝合金板的材质为7050铝合金，铝板尺寸：300×300×12mm，镁合金板的材质为ZK60镁合金，镁板尺寸：300×300×36mm；中间层成分为Zn65Al20Cu，尺寸为300×300×0.2mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层和油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为500℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧异步比为1.3，首道次压下率为6％，二、三、四、五道次压下率分别为20％、20％、20％、16.9％，总压下率为60％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度100℃，保温20min，获得铝/镁复合板。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，实现良好冶金结合，界面强化相为MgZn₂。复合板的剪切强度达到ZK60镁板材基体的79％，复合板的抗拉强度达到ZK60镁板基体的96.5％，延伸率达到镁板基体的97％，内外弯曲角度极限能够达到145°界面不开裂。

实施例7：

铝合金板的材质为7050铝合金，铝板尺寸：300×300×12mm，镁合金板的材质为ZK60镁合金，镁板尺寸：300×300×36mm；中间层成分为Zn65Al20Cu，尺寸为300×300×0.2mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层和油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为500℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧异步比为1.3，首道次压下率为8％，二、三、四、五道次压下率分别为20％、20％、20％、15.1％，总压下率为60％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度180℃，保温10min，获得铝/镁复合板。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，实现良好冶金结合，界面强化相为MgZn₂。复合板的剪切强度达到ZK60镁板材基体的78.5％，复合板的抗拉强度达到ZK60镁板基体的97％，延伸率达到镁板基体的96％，内外弯曲角度极限能够达到148°界面不开裂。

对比例1：该对比例采用无中间层、电阻炉加热及同步轧制的传统轧制复合法制备镁/铝复合板。

铝合金板的材质为1060工业纯铝，铝板尺寸：300×300×20mm，镁合金板的材质为AZ31镁合金，镁板尺寸：300×300×20mm。先将铝板、镁板表面进行打磨，清除氧化层、油污；按铝/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在电阻炉内，加热温度为410℃，保温90min。然后进行同步轧制，总压下率为50％，首道次20％，共4道次，轧后空冷至室温；轧后热处理温度200℃，保温1h。组织与性能分析结果表明，复合界面存在裂纹，沿着裂纹分布着大量界面产物，界面部分区域未熔合，两侧剪切断口平整，无明显撕裂痕迹，获得复合板金相照片如图4所示，剪切断口形貌如图5所示，图5(a)为铝侧，图5(b)为镁侧。复合板的剪切强度达到AZ31镁板基体的25％，复合板的抗拉强度达到AZ31镁板基体的35％，延伸率达到镁板基体的28％，内外弯曲角度45°时界面开裂。

对比例2：与实施例3相比，该对比例将首道次压下率调整为20％，其他条件不变。

铝合金板的材质为7050铝合金，铝板尺寸：300×300×12mm，镁合金板的材质为ZK60镁合金，镁板尺寸：300×300×36mm；中间层成分为Zn65Al20Cu，尺寸为300×300×0.2mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层和油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为500℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧异步比为1.3，首道次压下率为20％，二、三、四道次压下率分别为20％、20％、21.8％，总压下率为60％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度150℃，保温15min。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，与实施例3对比，由于首道次压下率过大，复合板的头、尾部发生明显边裂，成材率降低。

对比例3：与实施例3相比，该对比例将退火温度调整为300℃，其他条件不变。

铝合金板的材质为7050铝合金，铝板尺寸：300×300×12mm，镁合金板的材质为ZK60镁合金，镁板尺寸：300×300×36mm；中间层成分为Zn65Al20Cu，尺寸为300×300×0.2mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层和油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为500℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧异步比为1.3，首道次压下率为5％，二、三、四、五道次压下率分别为20％、20％、20％、17.8％，总压下率为60％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度300℃，保温10min。组织与性能分析结果表明，复合界面比较平直，无裂纹、气孔等缺陷，但是由于退火温度高，扩散层厚度急剧增厚，界面两侧元素形成了大量的硬脆金属间化合物Al₃Mg₂和Mg₁₇Al₁₂，两侧剪切断口光滑平整，无明显撕裂痕迹。复合板的剪切强度达到ZK60镁板材基体的55％，复合板的抗拉强度达到ZK60镁板基体的73％，延伸率达到镁板基体的71％，内外弯曲角度极限达到70°时界面开裂。

对比例4：与实施例3相比，该对比例将总压下率调整为80％，其他条件不变。

铝合金板的材质为7050铝合金，铝板尺寸：300×300×12mm，镁合金板的材质为ZK60镁合金，镁板尺寸：300×300×36mm；中间层成分为Zn65Al20Cu，尺寸为300×300×0.2mm。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层和油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为500℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧异步比为1.3，首道次压下率为5％，二、三、四、五、六、七、八道次压下率分别为20％、20％、20％、20％、20％、20％、19.7％，总压下率为80％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度150℃，保温10min。组织与性能分析结果表明，复合界面平直，无裂纹、气孔等缺陷，两侧剪切断口有明显撕裂痕迹，复合板的剪切强度达到ZK60镁板材基体的65％，复合板的抗拉强度达到ZK60镁板基体的84％，延伸率达到镁板基体的83％，内外弯曲角度极限达到85°时界面开裂。

对比例5：与实施例3相比，该对比例使用熔点更低的中间层材料，其他条件不变。

铝合金板的材质为7050铝合金，铝板尺寸：300×300×12mm，镁合金板的材质为ZK60镁合金，镁板尺寸：300×300×36mm；中间层成分为ZnSn72，尺寸为300×300×0.2mm，中间层材料的熔点为200℃。先将铝板、镁板和中间层表面进行打磨，清除氧化层和油污；按铝/中间层/镁的顺序叠放，在坯料四角钻孔并用铝铆钉固定，保证板材间紧密贴合；将复合坯放在辊道上，设置感应加热温度为250℃，复合坯料以1m/s的速度通过感应加热装置，进入轧机；设置镁、铝两侧异步比为1.3，首道次压下率为5％，二、三、四、五道次压下率分别为20％、20％、20％、17.8％，总压下率为60％，轧后空冷至室温；轧后热处理温度150℃，保温15min。组织与性能分析结果表明，复合界面残留大量的脆性产物，界面呈现波浪形，两侧剪切断口光滑平整，无明显撕裂痕迹。复合板的剪切强度达到ZK60镁板材基体的30％，复合板的抗拉强度达到ZK60镁板基体的42％，延伸率达到镁板基体的40％，内外弯曲角度极限达到55°时界面开裂。与实施例3对比，由于使用熔点较低的中间层材料，流动性较差，熔化的中间层材料没有均匀分布在界面，界面残留大量的脆性产物，复合板受到应力作用时，脆性产物就会成为裂纹源，严重降低了铝/镁复合板的界面结合性能。

Claims

1.一种制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)原料表面处理及组坯：对铝合金板、镁合金板和锌基中间层进行表面清理，去除油污和氧化层；然后将洁净的待复合面相对，按照铝合金/中间层/镁合金的顺序叠合，保证表面紧密贴合，将叠合后坯料的头、尾进行固定，获得复合坯；

(3)在线感应加热复合坯：将复合坯放在输送辊道上，复合坯快速通过电磁感应加热线圈，中间不停留，辊道速度为0.8～3m/s，通过感应线圈的中间层迅速熔化，所述加热温度为350～550℃，获得加热后复合坯；

2.根据权利要求1所述的制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其特征在于，所述的步骤(1)中，铝合金板包括2000系、6000系或7000系，纯铝，1000系，3000系、4000系或5000系。

3.根据权利要求1所述的制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其特征在于，所述的步骤(1)中，镁板包括纯镁板、铸造镁合金板及变形镁合金板。

4.根据权利要求1所述的制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其特征在于，所述的步骤(1)中，锌基中间层为Zn-Al系及Zn-Sn系，熔点范围为300～420℃；所述铝合金板厚度为1～50mm，镁合金板厚度为1～50mm，中间层厚度为0.05～2mm。

5.根据权利要求1所述的制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其特征在于，所述的步骤(4)中，轧制总压下率为55～65％，首道次压下率为5～8％。

6.根据权利要求1所述的制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其特征在于，所述的步骤(5)中，保温时间为10～20min。

7.根据权利要求1所述的制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其特征在于，所述的步骤(5)中，所制备铝/镁复合板的板形平整、界面平直、复合界面无裂纹、气孔缺陷；厚度范围的不平度为≤2mm/m，铝/镁复合板的厚度范围为1～50mm，铝/镁复合板界面的剪切强度为镁板基体的70～80％，复合板的抗拉强度为镁板基体的90～98％，延伸率为镁板基体的90～98％，内外弯曲角度为90～155°，界面无宏观开裂。

8.根据权利要求7所述的制备铝/镁复合板的异步轧制-局部液相复合法，其特征在于，所述的步骤(5)中，制备的铝/镁复合板界面的剪切强度为镁板基体的75～80％，抗拉强度为镁板基体的93.5～98％，延伸为过镁板基体的93～98％，内外弯曲角度为132～155°，界面无宏观开裂。