[发明专利]一种多层高界面结合强度和高包覆率的层状铝合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多层高界面结合强度和高包覆率的层状铝合金复合材料，按照所占厚度百分比各部分组成如下：高强铝合金70‑90％、中强铝合金10‑25％、低强铝合金1‑5％；所述高界面结合强度和高包覆率的铝合金复合材料的制备方法包括合金熔铸、单层合金热轧、复合热轧、固溶淬火处理、板材预拉伸和时效处理；该方法生产成本低，适于大规格、连续化生产，工艺及装备均较为成熟，可以制备同种、异种金属材料复合板材，本发明采用的多组坯、多次热轧复合工艺，实现了多层、包覆率超过20％的铝合金板材的复合轧制，实现了铝合金之间的高强度层间结合，层间结合强度可达到90MPa以上。

技术领域

本发明涉及金属层状复合材料技术领域，尤其涉及一种多层高界面结合强度和高包覆率的层状铝合金复合材料，具体涉及一种多层高界面结合强度和高包覆率的层状铝合金复合材料的制备方法。

背景技术

随着航空航天和军事等工业应用领域向低成本、轻量化方向发展，传统的钢铁材料正逐步被铝合金及铝合金复合材料替代，同时对铝合金及铝合金复合材料的力学行为提出了更高的要求，在极端情况下如高速撞击、侵彻、爆炸等瞬间冲击强动载荷下要求材料具有高的强度和良好的塑韧性综合匹配，以保证其抗高速冲击损毁性能，从而确保人员的安全和设备的可靠性。目前工业化批量生产的单层铝合金在综合性能上已经达到极限，而综合性能良好、工艺可行性强的铝合金层状复合材料成为未来发展趋势。高强铝合金复合板材具有高强度和高韧性的综合性能，故在航空航天和军事等工业应用领域有着广泛的应用前景。

中国专利CN 104438322 A公开了一种金属层状微梯度复合材料的制备方法，通过多道次累积叠轧结合板材预处理，实现1100或1050 铝合金与7050或7075铝合金多层金属复合板。该方法可制备多层、高性能的铝合金复合板材，但累积叠轧工艺较为复杂，难以实现大规格复合板材的批量化生产。

中国专利CN 106583908 A公开了一种高强轻质钛铝复合板材，该复合板由LY12铝合金和TA18钛合金爆炸焊接而成。该方法制备出的铝合金复合板材虽然具有重量轻、强度高的特点，但爆炸复合的制备方法污染严重，板型控制困难，不适合于大规格厚板的连续化批量生产。

中国专利CN 104056859 A公开了一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法，采用热轧复合结合热处理工艺，制备铝/镁/钛三层复合板，具有抗高速损毁的特点，但铝/镁等层状复合材料由于异种合金的热膨胀系数、弹性模量和加工性能差别较大，难以大规模批量加工成形，且易在两种合金的界面反应生成硬脆的Mg-Al等中间化合物，严重影响复合材料的界面结合性能。

中国专利CN 101279512 A公开了一种高强度层状复合铝合金材料及其制备方法，该材料由成形性能优良的6009铝合金和高强韧的7075 铝合金通过复合铸造获得坯体，再经过轧制或压制、热处理等加工方式获得具有成分梯度的复合材料板材。虽然其抗拉强度可达408MPa，屈服强度可达375MPa，但该铸造复合方法对设备制造、工艺水平、操作技能及自动化控制均有较高的要求，特别是控制浇注速度以形成稳定良好的复合界面，目前难以实现批量化生产。

综上所述，现有高性能铝合金复合板材存在复合界面强度低、难以批量化生产的缺点，因此如何实现高强铝合金复合板材的产业化批量制备成为本领域技术人员的长期诉求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的高性能铝合金复合板材复合界面强度低、难以批量化生产的缺点，而提出的一种多层高界面结合强度和高包覆率的层状铝合金复合材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多层高界面结合强度和高包覆率的层状铝合金复合材料，按照所占厚度百分比各部分组成如下：高强铝合金70-90％、中强铝合金10-25％、低强铝合金1-5％。