[发明专利]一种改善Mg/Ti连接界面性能的方法

说明书

本发明公开了一种通过设计复合材料中间层而引入SiCp增强相以改善Mg/Ti层界面的方法，涉及一种改善Mg/Ti界面性能的“钛/铝基复合材料/镁/铝基复合材料/钛”层状材料的制备方法。该方法首先采用半固态搅拌铸造法制备出颗粒均匀分布的SiCp增强铝基复合材料，并随后进行热轧制，得到铝基复合材料组元板，然后对以“钛/铝基复合材料/镁/铝基复合材料/钛”次序叠放的层合板进行热压并退火。本发明采用工艺简单成本低且板材质量稳定可控的热压法，一方面对组元层金属产生弥散强化和细晶强化效应，使钛、铝之间的变形更加协调，另一方面提高了界面区域的强韧性，显著改善复合板的综合性能。

技术领域

本发明属于轻合金加工成型技术领域，尤其是涉及一种改善Mg/Ti界面性能的“钛/铝基复合材料/镁/铝基复合材料/钛”层状材料的制备方法。

背景技术

在工程应用中，镁及镁合金存在强度、刚度低，耐蚀性、室温塑性差等劣势，尤其是差的耐腐蚀性以及低的刚度限制了其广泛应用，考虑到钛及钛合金具有的优异的耐高温、耐腐蚀性能以及高的强度、刚度，可与镁及镁合金形成优势互补。但是镁钛之间巨大的性能差异导致其难以结合，而以具有优良耐蚀性和优异塑性的铝层覆盖于镁层的两侧作为钛镁中间粘结层的方法已被证实是可行的。钛/铝/镁三金属复合板兼有Al合金优良的加工性能，Ti合金的耐高温、耐腐蚀性能和Mg合金的低密度等优点，通过合理的设计，在满足工业需要的情况下，可节约贵金属的用量，削减产品的成本，应用潜力巨大。但是加工过程中由于Ti/Al和Mg/Al界面均不可避免的产生脆性金属间化合物导致板材成形能力差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对Ti/Al/Mg层状复合板制备过程中界面金属间化合物严重影响板材结合强度、力学性能等问题，而采用碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/AMCs)做界面粘结层，利用碳化硅颗粒(SiCp)对Ti/Al和Al/Mg界面金属间化合物进行调控，以制备出具有细小均匀分布的金属间化合物层的Ti/Al/Mg层状复合材料。

本发明采用以下技术方案：

一种改善Mg/Ti连接界面性能的方法，改善了界面状态从而提高其成形能力，引入碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/AMCs)代替Al，制备了“Ti/AMCs/Mg/AMCs/Ti”复合板。其中SiCp有如下效应：一，利用SiCp/AMCs板替代Al板，使Ti板与Al板之间的变形更加协调；二，SiCp增强体的弥散强化作用可进一步提高板材的弹性模量，高温强度，使其有望应用在更高的温度环境中；三，SiCp对各组元层金属晶粒的细化效应可提高板材的强度和塑性；四，SiCp对金属间化合物具有调控作用，可使其从粗大连续状转变为细小断续状，这种非连续态分布在一定程度上可限制裂纹在界面上的传播，提高了界面区域的强韧性，进而提高了复合板的结合性能。

进一步的，一种“Ti/AMCs/Mg/AMCs/Ti”复合板的制备方法，具体包含如下步骤：

(一)制备SiCp/AMCs；

(二)对制得的SiCp/AMCs进行轧制；

(三)分别对Ti、AMCs、Mg进行表面清理；

(四)将清理后的Ti、AMCs、Mg以“Ti/AMCs/Mg/AMCs/Ti”的顺序堆叠成复合板；

(五)将复合板置于热压模具中，进行热压；

(六)将热压所得复合板进行退火处理，即得到界面金属间化合物细小均匀分布的层状复合材料。

进一步的，所述第一步中，采用半固态搅拌铸造法制备AMCs，具体步骤为：

在Al合金完全熔化前通入Ar+CO2混合气体，在Al合金熔点以上约100℃保温1h，Al合金完全熔化；