一種層狀復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種層狀復(fù)合材料，包括依次相接觸的第一變形鋁合金層、非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層和第二變形鋁合金層，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層為被包覆的中間層。其制備方法是，通過(guò)擠壓復(fù)合結(jié)合軋制制備而成含非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的三層層狀復(fù)合材料，所述擠壓復(fù)合是通過(guò)對(duì)置于中間的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板利用位于兩側(cè)的變形鋁合金棒料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓。本發(fā)明層狀復(fù)合材料具有非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的高比強(qiáng)度、高比剛度和高模量，同時(shí)具有變形鋁合金良好的抗疲勞性能、斷裂韌性和耐腐蝕性能。
【專利說(shuō)明】
一種層狀復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種層狀復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料相對(duì)于傳統(tǒng)鋁合金具有高的比強(qiáng)度、比剛度和優(yōu)良的高溫力學(xué)性能、低的熱膨脹系數(shù)、優(yōu)良的耐磨性，在航空、航天、汽車和交通運(yùn)輸工業(yè)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)粉末冶金、鑄造或擠壓可獲得非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的棒材和窄幅板材，并有部分品種和規(guī)格被應(yīng)用，但其寬幅板材的應(yīng)用鮮有報(bào)道，由于非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料難變形，變形過(guò)程中易從邊緣開裂，因此如何提高其變形能力和抗裂紋擴(kuò)展失效能力是急需解決的難題?，F(xiàn)有技術(shù)中，較少有對(duì)含非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的三層層狀復(fù)合材料及其板材制備的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種層狀復(fù)合材料及制備方法，該層狀復(fù)合材料為寬幅板材，相對(duì)于傳統(tǒng)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有較大的寬幅。
[0004]本發(fā)明提供一種層狀復(fù)合材料，包括依次相接觸的第一變形鋁合金層、非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層和第二變形鋁合金層，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層為被包覆的中間層。
[0005]優(yōu)選的，所述第一變形招合金層和第二變形招合金層為Ixxx系、2xxx系、3xxx系、5xxx系、6xxx系或7xxx系變形招合金。
[0006]優(yōu)選的，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的增強(qiáng)體為Al203、SiC、B4C、TiB2或TiC顆粒，或者是Al203、SiC、B4C、TiB2或TiC短棒;增強(qiáng)體占非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層總量的體積分?jǐn)?shù)為5-20%，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的基體為6XXX系或7XXX系鋁合金。
[0007]優(yōu)選的，所述增強(qiáng)體的平均粒度為0.3_15μπι。
[0008]本發(fā)明還提供一種上述層狀復(fù)合材料的制備方法，所述方法制備的層狀復(fù)合材料通過(guò)擠壓復(fù)合結(jié)合乳制制備而成，所述擠壓復(fù)合是通過(guò)對(duì)置于中間的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板利用位于兩側(cè)的變形鋁合金棒料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，所述層狀復(fù)合材料的制備方法具體包括以下步驟:
[0009](I)對(duì)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料進(jìn)行擠壓復(fù)合的前處理:擠壓復(fù)合的前處理包括對(duì)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料進(jìn)行均勻化處理和去除均勻化處理后的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料的表層缺陷和氧化層；
[0010](2)安裝擠壓工模具；
[0011 ] (3)對(duì)工模具、變形鋁合金棒料和非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板進(jìn)行預(yù)熱；
[0012](4)將預(yù)熱好的變形鋁合金棒料和非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板分別置于擠壓筒和工模具的腔模中，且使非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板的前端通過(guò)擠壓模?？?；
[0013](5)對(duì)兩個(gè)擠壓筒中的變形鋁合金坯料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，與非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板進(jìn)行復(fù)合，得到復(fù)合后的擠壓板料；
[0014](6)對(duì)獲得的擠壓板料進(jìn)行多道次熱乳，得到熱乳板；
[0015](7)對(duì)獲得的熱乳板進(jìn)行熱處理，得到含非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的三層層狀復(fù)合材料。
[0016]優(yōu)選的，在步驟(2)中，擠壓工模具由刀模、擠壓模及腔模構(gòu)成，擠壓工模具的安裝是將刀模置于腔模內(nèi)，將擠壓模置于腔模的另一端，與刀模同軸，然后將腔模裝入模座。
[0017]優(yōu)選的，在步驟(3)中，工模具的預(yù)熱采用模座加熱，工模具的預(yù)熱溫度應(yīng)控制在300-380°C ;所述變形鋁合金坯料的預(yù)熱溫度控制在400-450°C，變形鋁合金采用感應(yīng)加熱結(jié)合惰性氣體保護(hù)的方法進(jìn)行預(yù)熱;所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板的預(yù)熱方式為:在腔模外側(cè)采用感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行快速加熱，加熱溫度控制在430-450°C，同時(shí)感應(yīng)加熱區(qū)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)。
[0018]優(yōu)選的，在步驟(4)中，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板置于腔模中，該過(guò)程為將預(yù)熱好的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板從模座的側(cè)部通過(guò)刀模軸向中間孔置入至擠壓模內(nèi)。
[0019]優(yōu)選的，在步驟(5)中，對(duì)變形鋁合金坯料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓時(shí)，控制制品出口速度為I?8m/min，擠壓比為5?15。
[0020]優(yōu)選的，在步驟(6)中，所述對(duì)擠壓板料進(jìn)行多道次熱乳，其工藝為:加熱溫度450°C，開乳溫度為430°C，終乳溫度控制在410°C以上，第I道次和第2道次的壓下量為6%，第2道次后每道次壓下量為15%，最后一道次的壓下量根據(jù)最終產(chǎn)品尺寸確定。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
[0022](I)本發(fā)明采用雙向側(cè)擠壓復(fù)合，在被包覆板兩側(cè)形成對(duì)稱的受力，避免了單側(cè)擠壓過(guò)程中，因金屬流動(dòng)不對(duì)稱造成被包覆板彎曲的問(wèn)題。在擠壓過(guò)程中，擠壓模中的合金受三向壓應(yīng)力，非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板在擠壓過(guò)程中不易開裂。
[0023](2)本發(fā)明采用雙向側(cè)擠壓復(fù)合結(jié)合乳制制備層狀復(fù)合材料，可以制備寬度較大的層狀復(fù)合材料。
[0024](3)本發(fā)明制得的層狀復(fù)合材料中間層為非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層，其兩側(cè)可為不同種類的變形鋁合金。
[0025](4)為了防止被包覆的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板在擠壓過(guò)程中溫度過(guò)低開裂，在擠壓過(guò)程中，采用腔模外感應(yīng)加熱，同時(shí)采用惰性氣體保護(hù)防止其表面氧化。
[0026](5)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料在變形過(guò)程中容易開裂，裂紋特別容易在邊緣萌發(fā)，通過(guò)擠壓復(fù)合后，非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板周圍被變形鋁合金包覆，乳制過(guò)程中降低了裂紋萌生的幾率。
[0027](6)與其他方法相比，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的層狀復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的層狀復(fù)合材料的制備方法流程示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的層狀復(fù)合材料的擠壓過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種層狀復(fù)合材料，包括依次相接觸的第一變形鋁合金層101、非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層102和第二變形鋁合金層103，非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層102為被包覆的中間層。
[0034]在本發(fā)明實(shí)施例中，第一變形鋁合金層101和第二變形鋁合金層103為Ixxx系、2xxx系、3xxx系、5xxx系、6xxx系或7xxx系變形招合金，第一變形招合金層和第二變形招合金層可以采用相同成分的變形鋁合金，亦可以不同。
[0035]在本發(fā)明實(shí)施例中，非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層102的增強(qiáng)體為Al203、SiC、B4C、TiB2或TiC顆粒，或者是Al203、SiC、B4C、TiB2或TiC短棒;增強(qiáng)體占非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層總量的體積分?jǐn)?shù)為5-20%，非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層102的基體為6XXX系或7xxx系招合金。
[0036]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述增強(qiáng)體的平均粒度為0.3_15μπι。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種上述層狀復(fù)合材料的制備方法，該方法制備的層狀復(fù)合材料通過(guò)擠壓復(fù)合結(jié)合乳制制備而成，其中，擠壓復(fù)合是通過(guò)對(duì)置于中間的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板利用位于兩側(cè)的變形鋁合金棒料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓。圖2示例性的示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種層狀復(fù)合材料的制備方法流程示意圖。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的層狀復(fù)合材料的制備方法，具體包括以下步驟:
[0038]步驟101，對(duì)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料進(jìn)行擠壓復(fù)合的前處理:
[0039]擠壓復(fù)合的前處理包括對(duì)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料進(jìn)行均勻化處理和去除均勻化處理后的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料的表層缺陷和氧化層。
[0040]在本發(fā)明實(shí)施例中，可對(duì)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板通過(guò)銑削處理去除表層缺陷和氧化層，對(duì)變形鋁合金棒料進(jìn)行車削去除表層缺陷和氧化皮。在本發(fā)明實(shí)施例中，選用的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板可為采用粉末冶金、鑄造或擠壓方式制備的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板。
[0041 ]步驟102，安裝擠壓工模具;在本發(fā)明實(shí)施例中，擠壓工模具由刀模4、擠壓模5及腔模3構(gòu)成，擠壓工模具的安裝是將刀模4置于腔模3內(nèi)，將擠壓模5置于腔模3的另一端，與刀模4同軸，然后將腔模3裝入模座I。
[0042]步驟103，對(duì)工模具、變形鋁合金棒料和非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板進(jìn)行預(yù)熱。
[0043]步驟104，將預(yù)熱好的變形鋁合金棒料6和非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板7分別置于擠壓筒g和工模具的腔模3中，且使非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板的前端通過(guò)擠壓模模孔。
[0044]步驟105，對(duì)兩個(gè)擠壓筒8中的變形鋁合金坯料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，與非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板進(jìn)行復(fù)合，得到復(fù)合后的擠壓板料;進(jìn)行雙向側(cè)擠壓時(shí)，按照?qǐng)D3所示進(jìn)行。
[0045]步驟106，對(duì)獲得的擠壓板料進(jìn)行多道次熱乳，得到熱乳板。
[0046]步驟107，對(duì)獲得的熱乳板進(jìn)行熱處理，得到含非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的三層層狀復(fù)合材料。
[0047]在本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟103中，工模具的預(yù)熱采用模座I加熱，工模具的預(yù)熱溫度應(yīng)控制在300-380°C ;變形鋁合金坯料的預(yù)熱溫度控制在400-450°C，變形鋁合金采用感應(yīng)加熱結(jié)合惰性氣體保護(hù)的方法進(jìn)行預(yù)熱；非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板的預(yù)熱方式為:在腔模3外側(cè)采用感應(yīng)加熱裝置2進(jìn)行快速加熱，加熱溫度控制在430-450°C，同時(shí)感應(yīng)加熱區(qū)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)。
[0048]在本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟104中，非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板置于腔模3中，該過(guò)程為將預(yù)熱好的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板從模座I的側(cè)部通過(guò)刀模4軸向中間孔置入至擠壓模5內(nèi)。
[0049]在本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟105中，對(duì)變形鋁合金坯料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓時(shí)，控制制品出口速度為I?8m/min，擠壓比為5?15。
[0050]在本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟106中，對(duì)擠壓板料進(jìn)行多道次熱乳，其工藝為:加熱溫度450°C，開乳溫度為430°C，終乳溫度控制在410°C以上，第I道次和第2道次的壓下量為6%，第2道次后每道次壓下量為15%，最后一道次的壓下量根據(jù)最終產(chǎn)品尺寸確定。
[0051 ] 在本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟107中，熱處理包括固溶處理和時(shí)效熱處理，固溶處理溫度為470?510°C，保溫時(shí)間為50min?90min ；時(shí)效熱處理溫度為120?160°C，保溫時(shí)間為1h?15h0
[0052]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明制備方法對(duì)工模具、變形鋁合金進(jìn)行預(yù)熱，其中的工模具和變形鋁合金的預(yù)熱溫度會(huì)影響復(fù)合質(zhì)量，在本發(fā)明實(shí)施例中，優(yōu)選的，工模具的預(yù)熱溫度應(yīng)控制在300-380°C，變形鋁合金坯料的溫度要控制在400-450°C，變形鋁合金采用感應(yīng)加熱結(jié)合惰性氣體保護(hù)的方法預(yù)熱，這樣的方式能夠防止表面過(guò)度氧化。另外，非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的預(yù)熱溫度對(duì)變形和復(fù)合至關(guān)重要，在擠壓過(guò)程中，從模座的側(cè)部通過(guò)刀模軸向中間孔置入非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料至擠壓模內(nèi)，在腔模外側(cè)采用感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行快速加熱，加熱溫度控制在430-450°C，同時(shí)感應(yīng)加熱區(qū)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，能夠防止表面氧化，從而進(jìn)一步防止影響復(fù)合界面質(zhì)量。
[0053]在本發(fā)明實(shí)施例中，被包覆的材料為非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，其自身在變形過(guò)程中容易開裂，本發(fā)明的制備方法通過(guò)雙向側(cè)擠壓進(jìn)行復(fù)合，能夠讓非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，降低開裂傾向，因此能夠很好的克服非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料本身變形易開裂的缺點(diǎn)。另外，本發(fā)明實(shí)施例采用雙向側(cè)擠壓，使復(fù)合過(guò)程中非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板兩側(cè)產(chǎn)生對(duì)稱的受力狀況，優(yōu)選的，擠壓過(guò)程中擠壓比控制在5?
15。若擠壓比過(guò)大，一方面會(huì)增加變形抗力；另外，過(guò)大的擠壓比也會(huì)造成非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的變形過(guò)大，導(dǎo)致開裂。而擠壓比過(guò)小又不能使材料界面很好的復(fù)合。
[0054]本發(fā)明通過(guò)制備含非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的三層層狀復(fù)合材料板，來(lái)解決非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料寬板難于制備的難題。本發(fā)明不但可以克服非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合板開裂的問(wèn)題，而且外層變形金屬可以提高非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料塑性、耐蝕性能、損傷容限等性能。這樣可以為航空、航天、兵器、汽車等領(lǐng)域提供綜合性能更佳的輕質(zhì)材料，具有更加廣闊的應(yīng)用空間。
[0055]下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明如何利用上述本發(fā)明實(shí)施例方法進(jìn)行含非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的三層層狀復(fù)合材料的制備。
[0056]實(shí)施例1
[0057]一種三層金屬層狀復(fù)合材料(6061A1+非連續(xù)體增強(qiáng)復(fù)合材料(6061Al+10%SiC) +6061A1)，其制備方法包括以下步驟:
[0058](1)坯料前處理:準(zhǔn)備6061鋁合金棒材和606141+10%3丨(:復(fù)合材料板(厚度約10-15mm)，首先對(duì)這些材料進(jìn)行均勻化處理，然后將均勻化處理后的6061Al+10%SiC復(fù)合材料板進(jìn)行銑削處理，去除表層缺陷和氧化層，將均勻化處理后的6061A1棒料車削去除表層缺陷和氧化皮。
[0059](2)將工模具預(yù)熱到380°C，6061鋁合金棒材預(yù)熱到450°C，將6061Al+10%SiC復(fù)合材料板通過(guò)感應(yīng)加熱裝置預(yù)熱到450°C。
[0060](3)將預(yù)熱好的6061Al+10%SiC復(fù)合材料板向前送，并使其前端穿過(guò)擠壓?？祝员銛D壓時(shí)6061Al+10%SiC復(fù)合材料板能順利通過(guò)?？住?br>[0061](4)然后，進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，擠壓比控制在10，出口速度為8m/min。
[0062](5)對(duì)擠壓后的層狀復(fù)合材料進(jìn)行加熱，加熱溫度為450°C，保溫lh，然后進(jìn)行多道次熱乳，終乳溫度控制在410 °C以上。
[0063](6)對(duì)乳制后的層狀復(fù)合材料進(jìn)行固溶和時(shí)效處理。
[0064]實(shí)施例2
[0065]一種三層金屬層狀復(fù)合材料(7075A1+非連續(xù)體增強(qiáng)復(fù)合材料(7075Al+10%SiC) +1050A1)，其制備方法包括以下步驟:
[0066](I)坯料前處理:準(zhǔn)備7075鋁合金棒材，1050鋁合金棒材和7075A1+10% SiC復(fù)合材料板(厚度約10_15mm)，首先對(duì)這些材料進(jìn)行均勻化處理，然后將均勻化處理后的7075A1+10%SiC復(fù)合材料板進(jìn)行銑削處理，去除表層缺陷和氧化層，將均勻化處理后的7075鋁合金棒材和1050鋁合金棒材車削去除表層缺陷和氧化皮；
[0067](2)將工模具預(yù)熱到380°C，7075鋁棒預(yù)熱到430°C，1050鋁棒預(yù)熱到400°C，7075A1+10%SiC復(fù)合材料板通過(guò)感應(yīng)加熱裝置預(yù)熱到430°C。
[0068](3)將預(yù)熱好的7075Al+10%SiC復(fù)合材料板向前送，并使其前端穿過(guò)擠壓?？?，以便擠壓時(shí)7075Al+10%SiC復(fù)合材料板能順利通過(guò)?？?。
[0069](4)然后，進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，擠壓比控制在8，出口速度為6m/min。
[0070](5)對(duì)擠壓后的層狀復(fù)合材料進(jìn)行加熱，加熱溫度為450°，保溫lh，然后進(jìn)行多道次熱乳，終乳溫度控制在410 °C以上。
[0071](6)對(duì)乳制后的層狀復(fù)合材料進(jìn)行固溶和時(shí)效處理。
[0072]實(shí)施例3
[0073]一種三層金屬層狀復(fù)合材料(5182A1+非連續(xù)體增強(qiáng)復(fù)合材料(7075Al+8%SiC) +5182A1)，其制備方法包括以下步驟:
[0074](1)坯料前處理:準(zhǔn)備5182鋁合金棒料，707541+8%3丨(:復(fù)合材料板(厚度約10-15mm)，首先對(duì)這些材料進(jìn)行均勻化處理，然后將均勻化處理后的7075Al+8%SiC復(fù)合材料板進(jìn)行銑削處理，去除表層缺陷和氧化層，將均勻化處理后的5182鋁合金棒料車削去除表層缺陷和氧化皮。
[0075](2)將工模具預(yù)熱到360°C，5182鋁合金棒料預(yù)熱到430°C，將7075Al+8%SiC復(fù)合材料板通過(guò)感應(yīng)加熱裝置預(yù)熱到430°C。
[0076](3)將預(yù)熱好的7075A1+8 % SiC復(fù)合材料板向前送，并使其前端穿過(guò)擠壓?？?，以便擠壓時(shí)7075Al+8%SiC復(fù)合材料板能順利通過(guò)?？?。
[0077](4)然后，進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，擠壓比控制在8，出口速度為6m/min。
[0078](5)對(duì)擠壓后的層狀復(fù)合材料進(jìn)行加熱，加熱溫度為450°C，保溫lh，然后進(jìn)行多道次熱乳，終乳溫度控制在410 °C以上。
[0079](6)對(duì)乳制后的層狀復(fù)合材料進(jìn)行固溶和時(shí)效處理。
[0080]實(shí)施例4
[0081 ] 一種三層金屬層狀復(fù)合材料(1050A1+非連續(xù)體增強(qiáng)復(fù)合材料(6061Al+10%SiC) +1050A1)，其制備方法包括以下步驟:
[0082](1)坯料前處理:準(zhǔn)備1050鋁合金棒材，606141 + 10%3丨(:復(fù)合材料板(厚度約10-15mm)，對(duì)這些材料首先進(jìn)行均勻化處理。將均勻化處理后的6061Al+10%SiC復(fù)合材料板進(jìn)行銑削處理，去除表層缺陷和氧化層，將均勻化處理后的1050鋁合金棒料車削去除表層缺陷和氧化皮。
[0083](2)將工模具預(yù)熱到360°C，1050鋁合金棒材預(yù)熱到400°C，將6061Al+10%SiC復(fù)合材料板通過(guò)感應(yīng)加熱裝置預(yù)熱到450°C。
[0084](3)將預(yù)熱好的6061Al+10%SiC復(fù)合材料板向前送，并使其前端穿過(guò)擠壓模孔，以便擠壓時(shí)6061Al+10%SiC復(fù)合材料板能順利通過(guò)?？?。
[0085](4)然后，進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，擠壓比控制在10，出口速度為6m/min。
[0086](5)對(duì)擠壓后的層狀復(fù)合材料進(jìn)行加熱，加熱溫度為450°，保溫lh，然后進(jìn)行多道次熱乳，終乳溫度控制在410 °C以上。
[0087 ] (6)對(duì)乳制后的層狀復(fù)合材料進(jìn)行固溶和時(shí)效處理。
[0088]上述實(shí)施例獲得的復(fù)合材料，界面結(jié)合為冶金結(jié)合，結(jié)合良好，降低了界面處應(yīng)力集中，提高了材料的綜合性能。本發(fā)明的核心是采用雙向側(cè)擠壓結(jié)合乳制制備三層金屬層狀復(fù)合材料，復(fù)合材料中間層為非連續(xù)體增強(qiáng)復(fù)合材料，其中的擠壓和乳制工藝參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整，如擠壓溫度、擠壓速度、擠壓比和模具的部分尺寸參數(shù)、乳制溫度、乳制壓下量等。本發(fā)明提供的層狀復(fù)合材料的中間層采用非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、高比剛度和高模量等優(yōu)點(diǎn)，而外層的變形鋁合金可提高抗疲勞性能、斷裂韌性和耐腐蝕性能等。從而使該層狀復(fù)合材料具有非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的高比強(qiáng)度、高比剛度和高模量，同時(shí)具有變形鋁合金良好的抗疲勞性能、斷裂韌性和耐腐蝕性能。
[0089]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0090]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種層狀復(fù)合材料，其特征在于，包括依次相接觸的第一變形鋁合金層、非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層和第二變形鋁合金層，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層為被包覆的中間層。2.如權(quán)利要求1所述的層狀復(fù)合材料，其特征在于，所述第一變形鋁合金層和第二變形招合金層為Ixxx系、2xxx系、3xxx系、5xxx系、6xxx系或7xxx系變形招合金。3.如權(quán)利要求1或2所述的層狀復(fù)合材料，其特征在于，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的增強(qiáng)體為Al203、SiC、B4C、TiB2或TiC顆粒，或者是Al203、SiC、B4C、TiB2或TiC短棒;增強(qiáng)體占非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層總量的體積分?jǐn)?shù)為5-20%，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的基體為6xxx系或7xxx系招合金。4.如權(quán)利要求3所述的層狀復(fù)合材料，其特征在于，所述增強(qiáng)體的平均粒度為0.3-15μmD5.如權(quán)利要求1-4任一所述的層狀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述層狀復(fù)合材料通過(guò)擠壓復(fù)合結(jié)合乳制制備而成，所述擠壓復(fù)合是通過(guò)對(duì)置于中間的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板利用位于兩側(cè)的變形鋁合金棒料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，所述層狀復(fù)合材料的制備方法具體包括以下步驟: (1)對(duì)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料進(jìn)行擠壓復(fù)合的前處理:擠壓復(fù)合的前處理包括對(duì)非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料進(jìn)行均勻化處理和去除均勻化處理后的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板和變形鋁合金棒料的表層缺陷和氧化層； (2)安裝擠壓工模具； (3)對(duì)工模具、變形鋁合金棒料和非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板進(jìn)行預(yù)熱； (4)將預(yù)熱好的變形鋁合金棒料和非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板分別置于擠壓筒和工模具的腔模中，且使非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板的前端通過(guò)擠壓模?？?； (5)對(duì)兩個(gè)擠壓筒中的變形鋁合金坯料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓，與非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板進(jìn)行復(fù)合，得到復(fù)合后的擠壓板料； (6)對(duì)獲得的擠壓板料進(jìn)行多道次熱乳，得到熱乳板； (7)對(duì)獲得的熱乳板進(jìn)行熱處理，得到含非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料層的三層層狀復(fù)合材料。6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，擠壓工模具由刀模、擠壓模及腔模構(gòu)成，擠壓工模具的安裝是將刀模置于腔模內(nèi)，將擠壓模置于腔模的另一端，與刀模同軸，然后將腔模裝入模座。7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，工模具的預(yù)熱采用模座加熱，工模具的預(yù)熱溫度應(yīng)控制在300-380°C;所述變形鋁合金坯料的預(yù)熱溫度控制在400-450°C，變形鋁合金采用感應(yīng)加熱結(jié)合惰性氣體保護(hù)的方法進(jìn)行預(yù)熱;所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板的預(yù)熱方式為:在腔模外側(cè)采用感應(yīng)加熱裝置進(jìn)行快速加熱，加熱溫度控制在430-450 °C，同時(shí)感應(yīng)加熱區(qū)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)。8.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板置于腔模中，該過(guò)程為將預(yù)熱好的非連續(xù)體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料板從模座的側(cè)部通過(guò)刀模軸向中間孔置入至擠壓模內(nèi)。9.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟(5)中，對(duì)變形鋁合金坯料進(jìn)行雙向側(cè)擠壓時(shí)，控制制品出口速度為I?8m/min，擠壓比為5?15。10.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟(6)中，所述對(duì)擠壓板料進(jìn)行多道次熱乳，其工藝為:加熱溫度4500C，開乳溫度為430°C，終乳溫度控制在410°C以上，第I道次和第2道次的壓下量為6%，第2道次后每道次壓下量為15%，最后一道次的壓下量根據(jù)最終產(chǎn)品尺寸確定。
【文檔編號(hào)】B32B15/01GK106079739SQ201610405802
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】閆亮明, 劉玉浩, 劉慧敏, 樊偉杰, 孫志娟, 安迪
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)