[发明专利]多相双尺度结构铝锡基复合轴瓦带材及其制备方法

权利要求书

1.一种多相双尺度结构铝锡基合金粉末/纯铝/钢背复合轴瓦带材，其特征在于，所述轴瓦带材包括由上层的多相双尺度结构Al-Sn基合金层、中间的过渡纯Al层和下层的低碳钢背层组成的三层结构；

所述的Al-Sn基合金层为采用机械合金化方法制备的、具有多相双尺度结构的Al-Sn-Si-Mg-Cu混合粉末，其组成由：纳米晶Al-Sn-Si合金粉末+微米粗晶Al-Sn合金粉末+纳米晶Cu、Mg、Si等微量组元共同构成；

所述Al-Sn-Si-Mg-Cu混合粉末成分的质量百分数为：0.5～3.5％的Si，0.15～1.0％的Mg，以及0.2～2.0％的Cu等强化合金元素，余量为Al；

所述的中间过渡纯Al层为采用热喷涂方法制备的50～200μm的纯Al层；

所述的低碳钢背层为具有较好韧性和较高承载能力的低碳合金钢。

2.根据权利要求1所述的一种多相双尺度结构铝锡基合金粉末/纯铝/钢背复合轴瓦带材，其特征在于：所述的中间过渡纯Al层，或者采用纯Al箔与钢背的直接轧制复合。

3.根据权利要求1所述的一种多相双尺度结构铝锡基合金粉末/纯铝/钢背复合轴瓦带材，其特征在于，所述热喷涂纯Al层制备方法的步骤为：

(1)、采用40～100#砂子对预处理的钢背表面进行喷砂；

(2)、静置12h后进行预氧化，直接进行喷涂纯Al层；

(3)、然后在300℃炉温下进行退火处理。

4.根据权利要求2所述的一种多相双尺度结构铝锡基合金粉末/纯铝/钢背复合轴瓦带材，其特征在于，所述采用纯Al箔与钢背的直接轧制复合的步骤为：

(1)、采用100#砂子对预处理的低碳钢背层表面进行打磨；

(2)、再与复合面已打磨的0.4mm厚的纯Al箔直接冷轧复合，变形量为40～50％；

(3)、然后在300℃炉温下进行退火处理。

5.一种多相双尺度结构铝锡基合金粉末/纯铝/钢背复合轴瓦带材的制备方法，其特征在于，该制备方法采用机械合金化+冷轧+烧结工艺，工艺包括多相双尺度合金粉的制备、钢背的表面处理、初次轧制复合、退火、二次复轧以及烧结等工艺，具体工艺步骤如下：

步骤(1)、利用机械合金化制备出纳米结构的Al‐12％Sn‐X％Si合金粉末，然后与未经球磨的微米粗晶Al‐12％Sn粉末以及预处理的纳米晶结构的微量Mg、Cu、Si等元素混合，获得具有多相双尺度复合结构的Al‐12％Sn‐Si‐Mg‐Cu混合粉末；

步骤(2)、采用火焰喷涂方法在预处理过的低碳钢背表面上制备出厚度为50～200μm左右的纯Al层，然后对具有纯Al层的低碳钢板在300℃炉温下进行退火处理；

所述步骤(2)或采用纯Al箔与钢板轧制复合方法在预处理过的低碳钢背表面上制备出厚度为50～200μm左右的纯Al层，然后对具有纯Al层的低碳钢板在300℃炉温下进行退火处理；

步骤(3)、以热喷涂有纯Al层的钢板作为钢背，将所述的多相双尺度结构混合粉末均匀地平铺在钢背的纯Al表面，厚度约为1～2mm，以整体变形量的5～15％进行初次轧制，获得轴瓦带材生坯；

所述步骤(3)或以轧制有纯Al层的钢板作为钢背，将所述的多相双尺度结构混合粉末均匀地平铺在钢背的纯Al表面，厚度约为1～2mm，以整体变形量的5～15％进行初次轧制，获得轴瓦带材生坯；

步骤(4)、将所述的轴瓦带材生坯进行退火处理：将带材生坯放在真空炉内，抽真空到到0.08～0.008Pa，随后通入氩气，在100℃时保温1小时，再缓慢(2～5℃/min左右)加热到250～300℃并保温1小时，随炉冷却；

步骤(5)、将步骤(4)退火处理后的带材坯料进行二次冷复轧，整体变形量为5～10％左右；

步骤(6)、将步骤(5)轧制后的带材坯料进行真空烧结：将带材坯料放在真空炉内，抽真空到0.008～0.08Pa，随后通入氩气，再缓慢(2～5℃/min左右)分级加热，分别在200℃和400℃各保温1小时，最后加热到500～600℃并保温1小时，随炉冷却即可。