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一种三维层界面制备铝/镁/铝复合板的方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-30 10:25:34

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 续培文 | 2023-10-30 10:25:34

本发明公开了一种三维层界面制备铝/镁/铝复合板的方法,首先在镁、铝合金板上机加工出相互配合的三维界面;清理镁、铝合金的待结合面;按铝/镁/铝顺序相互啮合叠放,组坯得到复合板坯;进行多次单方向超声波变温变载热压使板料充型;热轧制得到结合紧密的复合板。本发明采用热压+轧制相结合的两步热变形法可以得到厚度均匀、表面平整、表面质量相对较高的层合板,此方法工艺简单,能耗低,复合板质量高,宜推广使用。

泛推广和批量生产。轧制复合法亦研究的比较多,如冷轧、热轧、非等温轧制、等辊同步轧制、异步轧制等,轧制时通过轧制压力使待结合界面压紧并产生大的塑性流动,形成冶金结合。普通轧制技术简单、成本低、产量高,能够复合的金属种类很多,适用性强。但其界面复合能量相比于爆炸焊接低的多,对于力学性能差异比较大的异种金属难以结合或者即使结合后期极易发生界面开裂,而导致复合失败。为此相关学者提出了波纹轧制压力复合,对复板粗轧后得到了波纹(圆形、正弦波形或三角形)复板,然后波纹复板与基板叠装压紧焊合得到复合板坯,再平轧至需要厚度,此法增加了异种金属界面结合面积,实现了异种金属相互嵌入结合,使得结合界面更加稳固。但是,一般靠近波纹辊侧金属(复板)为难变形金属,另一侧金属(基板)为易变形金属,此法比较适合双层板的复合,难以实现三层及以上层数的金属板材复合。因此波纹轧制应用有限。针对上述技术问题,本发明拟采用一种三维层界面结合多次单方向超声波变温变载热压+轧制两步变形法来制备铝/镁/铝复合板。

爆炸焊接工艺应用广泛,一方面炸药爆炸产生的瞬时高温使异种金属层表面熔化而得以焊合,另一方面爆炸产生的高压破坏了金属表层的氧化膜,新鲜金属挤出,板材发生大塑性变形,高温高压下原子间的相互扩散实现板材间牢固的冶金结合。其优点在于:爆炸产生的大载荷集中作用于待结合面,使结合界面呈波形,便于异种金属间啮合;待结合金属种类范围广,无须考虑性能差异;时间短,不易生成硬脆性金属间化合物。

学校师资力量雄厚,队伍结构趋优。现有专任教师2116名,其中具有博士学位的1096名,具有教授、副教授等高级专业技术职称人员967名,博士生导师185名,具有院士荣誉的特聘教授16名,全国杰出专业技术人才3名,何梁何利基金获得者3名,教育部科技委学部委员1名,国务院学位委员会学科评议组成员2名,国家“万人计划”科技创新领军人才6名,国家“万人计划”百千万工程领军人才1名,“长江学者奖励计划”特聘教授6名,“长江学者奖励计划”讲座教授2名,国家杰出青年基金获得者11名,国家级教学名师2名,“新世纪百千万人才工程”国家级人选17名,中青年科技创新领军人才4名,国家优秀青年基金获得者9名,全国百篇优秀博士论文获得者3名,中央联系的高级专家4名,享受政府特殊津贴教授127名,教育部新世纪优秀人才18名,山西省“三晋学者”特聘教授4名,山西省“青年三晋学者”9名,山西省青年拔尖人才6名,省级优秀专家11名,省级教学名师24名,山西省委联系的高级专家61名,山西省“新世纪学术技术带头人333人才工程”20名,山西省学术技术带头人42名,山西省高校青年学术带头人36名。

本发明提出了一种三维层界面制备铝/镁/铝复合板的方法,首先机加工制备出三维配合面的镁、铝合金板坯,然后对按铝/镁/铝顺序啮合叠放的复合板坯进行单方向多次热压+热轧制的方法得到性能优良的的层合板。

本发明一方面三维界面增大了复合板的界面结合面积,且使得变形抗力不同的金属相互牵引,有效的协调了各方向的的变形,从而增大了板间结合力,提高了界面结合强度及结合效率;另一方面,采用多次单方向超声波变温变载热压法,热压过程中通过调节超声波频率,不仅改善了晶体结构细化了组元板晶粒,提高了板材整体强度和塑性,而且促进了板间原子的扩散,增强了界面结合强度,通过变温变载,有效调节板材的变形程度,协调了异种金属的变形差异,减少了结合界面缺陷,并使残余应力得以最小化缓解了变形后层合板翘曲及变形不均问题,解决了异种金属变形抗力不同引起的金属塑性变形差异。且采用热压+轧制相结合的两步热变形法可以得到厚度均匀、表面平整、表面质量相对较高的层合板。此方法工艺简单,能耗低,复合板质量高,宜推广使用。

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