[发明专利]一种基于累积叠轧制备fcc-Al增强非晶/铝系层状复合材料的方法

说明书

本发明提供的是一种基于累积叠轧制备fcc‑Al增强非晶/铝系层状复合材料的方法，按以下步骤进行：(1)以Al、Ni、Y、Co金属为原料，利用真空电弧熔炼制备不同成分的母合金；（2）选择熔体结构转变后的温度制备非晶薄带；(2)将非晶薄带及铝合金表面清洗后，将非晶薄带分别置于两层铝板之间并铺满，用铆钉铆紧后进行轧制；(4)将轧制复合后的板材沿垂直于轧制方向切成大小相等的两块，再次叠放在一起，不断重复上述过程获得层状复合材料。本发明从制备非晶的熔体结构转变入手，先制备好具有最宽晶化温度的非晶薄带，后续与1060铝累积叠轧获得的层状复合材料力学性能得到很大提高，进而为薄带铝基非晶材料提供了应用前景。

技术领域

本发明涉及铝合金复合材料，特别涉及一种通过累积叠轧制备的fcc-Al增强非晶/铝系层状复合材料的方法。

背景技术

近年来，随着航空、航天及交通运输工具轻型化的快速发展，降能节耗，倡导低碳生活已成为时代主题，这使得对高强韧性低密度材料的研究和开发得到了高度重视，如Al基非晶合金材料。当通过合理的制备工艺形成Al基非晶纳米晶复合材料，使得非晶基体上析出适量的纳米尺度fcc-Al颗粒时，不仅可以使材料的强度进一步提高(高达3200MPa)，能堪比陶瓷材料，并且能保持良好的韧性以及高的耐腐蚀性。

非晶部分晶化是制备纳米晶复合材料最快捷有效的方法，但是此方法又严重限制了其尺寸大小。若能作为增强层与韧性层Al合金进行叠加复合，制备出兼具韧性和强度的材料，也就是仿贝壳珍珠层结构的性能优良的层状复合材料，将会拓宽铝基非晶材料的应用。层状复合材料能集各组元相的优异性能，在满足强度基础上，韧性也有很大提高，体现了良好的综合力学性能。制备层状材料方法中成本低、设备简单以及能改善界面结合强度的最好的方法便是累积复合叠轧工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于累积叠轧制备的fcc-Al增强非晶/铝系层状复合材料的方法，首先制备具有宽的晶化温度范围的非晶薄带，再将薄带材料置于两块铝板中间铆钉固定，然后在一定的温度及压力下轧制一次后，将试样切割后叠放继续轧制，轧制多道次，制成高强度及高塑性的复合材料。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、以纯度不低于99.9％wt.％的Al、Ni、Y、Co金属按一定的原子比例制备不同成分的合金，放入真空电弧熔炼炉内熔炼得到母合金。

2、利用四电极法测试母合金熔体结构转变区间，选择结构转变后的温度制备非晶薄带。

3、将非晶薄带及铝合金表面丙酮清洗脱脂，酸洗去除氧化皮，将Al₈₆Ni₈Y₆和Al₈₅Ni₅Y₈Co₂非晶薄带分别置于两层铝板之间并铺满，用铆钉铆紧。为提高界面之间结合力，将两种试样在280-300℃预热5min，压下量为50％。

4、将轧制复合后的板材沿垂直于轧制方向切成大小相等的两块，再次叠放在一起，不断重复上述过程。每道次轧制之前都用钢丝刷对表面进行清洁以保证板材间良好的复合，轧制道次为4道次，获得层状复合材料。

5、对比试样选择76mm×26mm×2mm长方形铝块，中间层无薄带，轧制Al/Al板材4道次，轧制条件同上述过程。

优选地，步骤1制备的非晶为将Al₈₆Ni₈Y₆和Al₈₅Ni₅Y₈Co₂两种成分。

优选地，步骤1制备非晶薄带时要控制熔体温度。