一種任意組合多層金屬復合板的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種任意組合多層金屬復合板的制造方法，屬于冶金行業(yè)軋鋼領域。
【背景技術】
[0002]多層金屬復合板將兩種組元以上的金屬通過液態(tài)或固態(tài)的方式制備成形的復合材料。與單一金屬材料相比，經過合理設計復合成形的金屬層狀復合板結合了組元金屬材料各自的優(yōu)點，不僅可以節(jié)約貴金屬用量，而且可以獲得單一組元金屬所不具備的物理化學性能。例如，將強度較高的金屬與韌性較高的金屬進行復合，能使材料的強韌性相統(tǒng)一，用于生產刀具、復合裝甲等；Mo/CU/Fe多層復合板具有優(yōu)良的寬頻電磁屏蔽性能，可以用于電子封裝材料等。
[0003]目前，多層金屬復合板的制備方法主要有:壓焊復合法、澆鑄復合法和累積疊軋法等。壓焊復合是借助壓力使待焊金屬產生塑性變形而實現(xiàn)固態(tài)焊接；澆鑄復合是將一種材料(固相)和另一種材料(液相)在鑄模內進行組合，液態(tài)金屬凝固后形成復合材料；累積疊軋法是指在一定的壓下量(> 50% )下將兩塊金屬板軋制復合，將結合的板坯反復切割，疊加在一起并重復進行多道次軋制。
[0004]專利CN 102529219 A “多層金屬復合板壓焊式生產流水線”公開了一種超聲波壓焊和電弧噴涂生產多層復合板的方法，但其設備昂貴，工藝繁瑣，復合層數(shù)較少；專利CN102357525 A “一種多層銅/鉬結構復合板的制造方法”和專利CN 101530860 B “一種鋁鎂超細晶多層結構復合板的制造方法”都提出累積軋制法生產層數(shù)較多的金屬復合板，但該工藝需在氬氣/氫氣保護的加熱爐中保溫，道次壓下量較大，每道次軋后需要切邊處理并且重新清理結合界面，過程繁瑣；另外，該專利提出鉚釘連接板坯并打磨出一定坡度，此方法在復合層數(shù)較多時效率很低。
[0005]按照現(xiàn)有生產工藝，對于10層以上的復合板，并未能提出簡單高效的制備工藝。其難點主要在于:
[0006]I)板坯數(shù)量較多時，常規(guī)的焊接抽真空方法難以保證各層復合界面之間的真空度；
[0007]2)多層板坯在軋制過程中會發(fā)生層間滑動，難以復合；
[0008]3)常規(guī)的軋制工藝不能滿足多層復合板大壓下量的要求。
[0009]因此，本發(fā)明針對上述情況，提出了一種任意組合多層金屬復合板制造方法。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明提出了一種任意組合多層金屬復合板制造方法，具體步驟如下:
[0011]I)選用兩種以上不同金屬，切割為大小相同的坯塊，機加工方法去除坯塊結合表面的氧化皮至表面露出新鮮金屬，之后進行化學表面清理，用清水沖洗吹干；
[0012]2)將一定數(shù)量和厚度的坯塊按順序疊放，并將頭部固定、壓實，采用氬弧焊將板坯軋制方向的前后兩端逐層焊合；
[0013]3)將焊接固定后的坯料放入連接有鋼管的金屬套并對金屬套進行抽真空；
[0014]4)用液壓鉗將鋼管壓合并焊接密封成真空管，實現(xiàn)密封；
[0015]5)將真空密封的坯料隨爐加熱并保溫，之后進行熱軋復合，對于形變量要求大的情況，則將熱軋坯料切邊后多次重復步驟5)，直到軋至所需厚度。
[0016]其中步驟I)中所述金屬是不銹鋼/碳鋼、鎂/鋁、鈦/鋁、鈦/銅、鋁/銅、銅/鉬、銀/銅、鎳/銅等可以結合的材料。
[0017]步驟2)中坯料的厚度、數(shù)量及疊放順序可根據(jù)需求任意組合，采用氬弧焊逐層焊接固定。步驟5)中采用單道次小壓下量軋制(5%?10% )，為達到大變形量(50%?95% )，可多次加熱、乳制。
[0018]本發(fā)明有益效果在于:
[0019]I)本發(fā)明利用一種任意組合多層金屬復合板制造方法制備出10層的多層復合板，解決了直接軋制法難以制備、累積疊軋法工藝復雜的問題。該發(fā)明對設備要求不高，制備出的復合板性能較好，適合工業(yè)批量生產；
[0020]2)相比于專利CN 102357525 A “一種多層銅/鉬結構復合板的制造方法”和專利CN 101530860 B “一種鋁鎂超細晶多層結構復合板的制造方法”，本發(fā)明中各層板坯的種類、厚度和疊放順序比較靈活，能制備出各種厚度配比及花紋的層狀復合板，應用也更廣泛。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的一種任意組合多層金屬復合板制造方法的組坯抽真空流程圖；
[0022]圖2為實例一生產的多層復合板的組織圖；
[0023]圖3為實例二生產的多層復合板的組織圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例一:32層lCrl7/2Crl3復合板的制備
[0025]米用剪板機剪出尺寸為10mmX 80mmX Imm的板還，2Crl3和lCrl7兩種材料各16塊；采用機加工的方式去除板坯表面的氧化皮，直至表面露出新鮮金屬，之后進行化學表面清理，用清水沖洗吹干；將兩種板坯交替疊放(2Crl3-lCrl7-2Crl3-lCrl7…，共32層)，并將頭部固定、壓實，然后采用氬弧焊將板坯軋制方向的前后兩端逐層焊合；將焊接固定后的板坯放入連接有鋼管的金屬套并抽真空；之后用液壓鉗將鋼管壓合并焊接，實現(xiàn)密封；組坯完成后放入加熱爐，隨爐加熱至1200°C保溫2h，出爐后立即開軋，每道次形變量10%左右，經8道次由32_軋至12_，總變形量62.5%，軋后空冷至室溫；切邊精整后檢測其各項性能，達到不銹鋼復合板的國家標準要求。
[0026]實施例二:67層lCrl7/2Crl3/Ni/9Crl8復合板的制備
[0027]采用剪板機剪出以下尺寸數(shù)量為的板坯:2Crl3和lCrl7各32塊(100mmX 80mm X Imm)，Ni 板兩塊(10mmX 80mmX 0.4mm)，9Crl8 — 塊(100mmX80mmX 10mm);采用機加工的方式去除板還表面的氧化皮，直至表面露出新鮮金屬，之后進行化學表面清理，用清水沖洗吹干；將板坯按順序疊放(lCrl7-2Crl3…lCrl7_Crl3-N1-9Crl8-N1-2Crl3-lCrl7…2Crl3-lCrl7，共67層)，并將頭部固定、壓實，然后采用氬弧焊將板坯軋制方向的前后兩端逐層焊合；將焊接固定后的板坯放入連接有鋼管的金屬套并抽真空；之后用液壓鉗將鋼管壓合并焊接，實現(xiàn)密封；組坯完成后放入加熱爐，隨爐加熱至1200°C保溫2h，出爐后立即開軋，經七道次由75mm軋至34mm，變形量55 % ;切邊精整，去除未復合部分，放入加熱爐加熱至1200°C保溫lh，經5道次由34_軋至9_，變形量74% ;再次回爐保溫lh，經4道次軋至2.5_，軋后空冷至室溫，總變形量95% ;切邊精整后檢測其各項性能，達到不銹鋼復合板的國家標準要求。
[0028]實施例三:20層Mg/Al復合板的制備
[0029]采用剪板機剪出以下尺寸數(shù)量為的板坯:L2純鋁(10mmX 80mmX Imm)和AZ31鎂合金(10mmX80mmX0.5mm)各10塊；采用機加工的方式去除板還表面的氧化皮，直至表面露出新鮮金屬，之后進行化學表面清理，用清水沖洗吹干；將兩種板坯交替疊放(Mg-Al-Mg-Al...，共30層)，并將頭部固定、壓實，然后采用氬弧焊將板坯軋制方向的前后兩端逐層焊合；將焊接固定后的板坯放入連接有鋼管的金屬套并抽真空；之后用液壓鉗將鋼管壓合并焊接，實現(xiàn)密封；組坯完成后隨爐加熱至350°C保溫0.5h后進行熱軋，經反復加熱軋制，乳至3_ ;切邊精整后檢測其各項性能，達到復合板的國家標準要求。
【主權項】
1.一種任意組合多層金屬復合板的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)選用兩種以上不同金屬，切割為大小相同的坯塊，機加工方法去除坯塊結合表面的氧化皮至表面露出新鮮金屬，之后進行化學表面清理，用清水沖洗吹干； 2)將一定數(shù)量和厚度的坯塊按順序疊放，并將頭部固定、壓實，采用氬弧焊將板坯軋制方向的前后兩端逐層焊合； 3)將焊接固定后的坯料放入連接有鋼管的金屬套并對金屬套進行抽真空； 4)用液壓鉗將鋼管壓合并焊接密封成真空管，實現(xiàn)密封； 5)將真空密封的坯料隨爐加熱并保溫，之后進行熱軋復合，對于形變量要求大的情況，則將熱軋坯料切邊后多次重復步驟5)，直到軋至所需厚度。
2.如權利要求1所述一種任意組合多層金屬復合板的制造方法，其特征是步驟I)中所述金屬是不銹鋼/碳鋼、鎂/鋁、鈦/鋁、鈦/銅、鋁/銅、銅/鉬、銀/銅、鎳/銅。
3.如權利要求1所述一種任意組合多層金屬復合板的制造方法，其特征是步驟2)中坯料的厚度、數(shù)量及疊放順序根據(jù)需求任意組合，采用氬弧焊逐層焊接固定。
4.如權利要求1所述一種任意組合多層金屬復合板的制造方法，其特征是步驟5)中采用單道次5 %?10 %的小壓下量軋制，為達到50 %?95 %的大變形量，需要多次加熱、乳制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種任意組合多層金屬復合板的制造方法，屬于冶金行業(yè)軋鋼領域。主要步驟包括坯料的切取、表面處理、組合焊接、真空密封金屬套、多次加熱和軋制復合。其特點是：能簡單高效地制備出10層以上的多層復合板，解決了直接軋制法難以制備、累積疊軋法工藝復雜的問題，并且對設備要求不高，制備出的復合板性能較好，適合工業(yè)批量生產；相比于傳統(tǒng)工藝，本發(fā)明中各種板坯的數(shù)量、厚度及疊放順序比較靈活，能制備出各種厚度配比及花紋的層狀復合板，應用范圍更廣。
【IPC分類】B21C37-02
【公開號】CN104624703
【申請?zhí)枴緾N201510037197
【發(fā)明人】余偉, 王班, 林良端, 李瀟, 陳雨來, 陳銀莉, 劉濤
【申請人】北京科技大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月26日