本發(fā)明涉及金屬復合板材的加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展，太空中存在大量小碎片，航天器無法規(guī)避，唯一有效的措施就是防護，空間環(huán)境效應與防護水平很大程度上決定了航天器的設(shè)計水平與服役壽命。國際上空間碎片常用的防護裝置就是使用Whipple結(jié)構(gòu)，它主要包括緩沖層、背板及其相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)，緩沖層和背板之間存在一定距離，緩沖層的主要作用是使撞擊物撞擊以后盡可能碎化、熔化和霧化，形成碎片云。目前國際上使用的緩沖層材料主要是鋁合金，其抵抗碎片沖擊的能力亟待提高，如果采用金屬復合板替代Whipple結(jié)構(gòu)中的鋁合金緩沖層，將會顯著提高航天器的防護水平。金屬層狀復合板的研制、生產(chǎn)與應用已引起廣泛的關(guān)注，目前研制生產(chǎn)的金屬復合板材包括：鋼/鋁、鈦/鋼、銅/鋁、鋁/鋁、鋁/銅、銅/鋼、鋁/鎂、鋁/鈦等，由于力學和物理性能的差異以及輕量化要求，這些復合板材并不能用作空間防護層材料。因此，有必要發(fā)展一種抗高速沖擊毀傷性能并滿足輕量化要求的多層金屬復合板。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低、生產(chǎn)效率高、具有抗高速沖擊毀傷性能的鈦/鋁/鎂三層復合板及其制造方法。本發(fā)明的鈦/鋁/鎂三層復合板是一種鈦合金熱軋板材、鋁合金熱軋板材和鎂合金熱軋板材疊軋在一起的三層復合板。上述鈦/鋁/鎂三層復合板的制備方法如下：(1)材料選擇：選取長、寬尺寸相同的厚度為0.1～0.5mm的TC4鈦合金熱軋板材、厚度為0.5～2.5mm的6061鋁合金熱軋板材，以及厚度為0.5～2.5mm的AZ31B鎂合金熱軋板材。(2)打磨清潔：將鈦合金、鋁合金和鎂合金板材進行機械打磨，去除表面氧化膜和油脂，并使板材表面具有粗糙度，以增加復合板的界面結(jié)合強度。(3)熱軋復合：將鈦合金、鋁合金和鎂合金板材按照鈦/鋁/鎂的順序疊放在一起構(gòu)成鈦/鋁/鎂三層金屬疊板，對該疊板的一端進行鉚接，然后將鈦/鋁/鎂三層疊板放入電阻爐中進行預熱，預熱溫度為300～450℃，時間為6～10min，然后立即送入軋機進行軋制，軋制速度為0.3～1.2m/s，熱軋變形量為25～50％。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：1、工藝簡單、成本低廉、生產(chǎn)效率高。2、制備的復合板材界面結(jié)合緊密，無明顯的顯微空洞和脆性金屬間化合物，結(jié)合強度大于45MPa；與相同厚度的鋁合金板材相比，抗高速沖擊毀傷性能提高50％。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1制備的鈦/鋁/鎂三層復合板界面區(qū)域金相圖。具體實施方式實施例1：取長度為100mm、寬度為75mm，厚度分別為0.15mm、1.2mm、1.5mm的TC4鈦合金熱軋板、6061鋁合金熱軋板和AZ31B鎂合金熱軋板各1塊，進行機械打磨，去除表面氧化膜和油脂，并使板材表面具有一定的粗糙度。將合金板材按照鈦、鋁、鎂的次序疊放在一起構(gòu)成三層金屬疊板，在該板的一端兩側(cè)打孔，用純鋁鉚釘將其鉚接在一起，并將該端打磨成楔形。將上述鈦/鋁/鎂疊板放入電阻爐中加熱到400℃，保溫8min后立即送入軋機進行熱軋復合，軋制速度為0.5m/s，變形量為40％，制得鈦/鋁/鎂三層復合板材。如圖1所示，鋁合金與鈦合金和鎂合金實現(xiàn)了良好的冶金結(jié)合，界面處并沒有形成脆性的金屬間化合物。該鈦/鋁/鎂復合板材的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為355MPa、268MPa和10.6％；鋁合金與鈦合金的界面結(jié)合強度為67MPa；與等重量1.5mm鋁合金板材相比，該復合板的抗高速沖擊毀傷性能提高50％。實施例2:取長度為100mm、寬度為75mm，厚度分別為0.5mm、2mm和1mmTC4鈦合金、6061鋁合金和AZ31B鎂合金熱軋板材各一塊，進行機械打磨，去除表面氧化膜和油脂后，按鈦/鋁/鎂的次序疊放在一起構(gòu)成三層金屬疊板，在該板的一端兩側(cè)打孔，用純鋁鉚釘將其鉚接在一起，并將該端打磨成楔形。將上述鈦/鋁/鎂疊板放入450℃電阻爐中保溫8min后立即送入軋機進行熱軋復合，軋制速度為0.5m/s，變形量為50％，制得鈦/鋁/鎂三層復合板材。該鈦/鋁/鎂復合板材的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為425MPa、365MPa和9.5％；鋁合金與鈦合金的界面結(jié)合強度為78MPa。實施例3:取長度為100mm、寬度為75mm，厚度分別為0.2mm、2.5mm和2mmTC4鈦合金、6061鋁合金和AZ31B鎂合金熱軋板材，進行機械打磨，去除表面氧化膜和油脂后，按鈦/鋁/鎂的次序疊放在一起構(gòu)成三層金屬疊板，在該板的一端兩側(cè)打孔，用純鋁鉚釘將其鉚接在一起，并將該端打磨成楔形。將上述鈦/鋁/鎂疊板放入350℃電阻爐中保溫8min后立即送入軋機進行熱軋復合，軋制速度為0.8m/s，變形量為30％，制得鈦/鋁/鎂三層復合板材。該鈦/鋁/鎂復合板材的抗拉強度、屈服強度和延伸率分別為293MPa、236MPa和11.2％；鋁合金與鈦合金的界面結(jié)合強度為45MPa。