[发明专利]一种强变形轧制双金属复合板的方法

说明书

本发明涉及双金属复合板制备技术领域，具体是一种强变形轧制双金属复合板的方法，旨在解决现有双金属板轧制方法存在的结合强度低、残余应力大和翘曲严重的技术问题。采用如下技术方案：将制作好的双金属复合板板坯，进行两道次的轧制，第一道次采用波平轧机，上辊为交叉波纹辊，下辊为平棍；第二道次采用平棍轧机，上下辊皆为平棍。这样的轧制方法可获得轧向和横向的拉剪强度和抗拉强度综合性能较好的复合板，并且明显可见双金属复合板内部的残余应力分布得到改善。采用本发明提出的新工艺轧制双金属复合板，能达到提高两板的结合强度、改善残余应力分布状态和减小板材翘曲的目的。

技术领域

本发明涉及双金属复合板制备技术领域，具体是一种强变形轧制双金属复合板的方法。

背景技术

随着科学技术的进步和新技术、新产业的出现，特别是高、精、尖技术的迅速崛起和发展，世界各国对工程材料的需求越来越广泛，对材料性能也提出了越来越苛刻的要求。于是，通过特定的方法和技术将两种或多种物理、化学和力学性能不同的金属板材固态复合，以充分利用和发挥各组元的优势，制造出新型层状金属复合材料，成为一个新的技术途径。

双金属复合板，是一种被广泛使用的金属复合材料。目前主要生产方式有包浇+轧制复合法、爆炸复合法、扩散复合法以及轧制复合法等。包浇+轧制复合法，是将基板置于盛有金属液的铸模中，液态金属凝固后形成复合板坯，然后对此板坯进行轧制获得所需规格的复合板。这种方法工艺简单，成本低，可以实现批量生产，但是由于复层金属与基体金属的熔点不同，在两者的结合部位容易产生熔损，因此难以得到质量优良的复合板材。爆炸复合法，是通过强大的爆破力作用实现不同金属原子的紧密结合，通过金属键形成牢固的焊接界面，实现基层和复层牢固的冶金结合。主要适用于单张面积较大、较厚的双层或多层复合板的生产，且仅限于制造平板，存在结合率低，易产生裂纹、缩孔和气孔、机械化程度低、劳动条件差、有危险性、有环境污染问题等缺陷。扩散复合法，有扩散时间长、产品尺寸有限以及界面结合强度低等缺点，不适用于大尺寸复合板的生产。轧制复合法，是借助大的压下量促使两层或多层金属和合金，依靠原子间金属键的相互吸引力而使组元层结合起来的一种复合技术，制备的复合板各金属组元层的厚度均匀，产品尺寸精确、性能稳定、生产效率高、成本低，易于实现工业化生产。

根据轧制温度的不同，轧制复合可以分为冷轧和热轧。冷轧复合是指在常温下，将预先进行过表面处理的两种金属进行轧制复合，并借助退火促进结合界面强化的一种工艺。冷轧复合具有尺寸精准、表面质量优良、组织性能好等优点，但是低温状态下塑性较低，需要较大的轧制压力才能实现金属的冶金结合。相对于冷轧复合而言，热轧复合是在再结晶温度之上进行的轧制，其加热温度范围的选择至关重要，温度过低会导致两金属变形抗力大、塑性流变程度低、结合界面原子扩散运动不活跃、再结晶温度不足等问题；温度过高则会导致复合面上形成厚的氧化层以及脆性化合物，影响结合强度。

目前，用轧制复合法制备双金属复合板时，由于异种金属本身力学性能的不同，其变形能力也不同，致使轧制过程中变形抗力小的金属延伸率较大，而变形抗力大的金属延伸率小。因此，在轧制后金属复合板内部的残余应力较大，变形大的金属一侧存在附加压应力，变形小的金属一侧存在附加拉应力，使轧制变形区内应力分布严重不均匀，并且这种不均随两种金属力学性能差异越大表现越为明显，所生产的复合板必然因这种大残余应力的存在而产生严重翘曲，造成轧制复合板不合格，容易开裂。现开发的双金属复合板轧制工艺主要是异步轧制，包括异径异步轧制和同径异步轧制。前者是指上下轧辊直径不一致的轧制方法，一般直径较小的轧辊依靠摩擦传动，可以减小接触面积，进而减小单位压力；后者是指上下轧辊工作表面线速度不一致的轧制方法，该方法改变了变形区的条件，使得轧制过程中变形区金属流动规律及应力、应变分布发生变化，慢速辊一侧的中性点向变形区入口侧偏移，快速辊一侧的中性点向变形区出口侧偏移，使变形区上下两表面的摩擦力方向呈相反态势形成“搓轧区”。但是，因为异种材料在物理、机械、力学性能方面存在差异，依然存在结合强度低、残余应力大和翘曲严重等突出问题。