[发明专利]Zn钎料增强界面的铝/镁/铝复合板及粉末热压制备方法

说明书

本发明涉及Zn钎料增强界面的铝/镁/铝复合板及粉末热压制备方法，包括以下步骤：(1)分别用含铝粉末和含镁粉末按照铝/镁/铝顺序在模具内铺粉，并在铝/镁界面处添加Zn钎料；(2)在步骤(1)中，每铺一层粉末用压头对粉层进行预压，将粉末压平、压实，最终形成一定层厚的预压复合粉末块体；(3)将步骤(2)处理后的预压复合粉末块体进行热压复合，保压冷却，即得到Zn钎料增强界面的铝/镁/铝复合板。所述Zn钎料增强界面的铝/镁/铝复合板具有重量轻、比强度高、界面结合强度高和综合力学性能优良等优点。本发明具有粉末质量要求低、复合板界面结合质量高、制备方法简单、成品率高、生产效率高、节约生产成本等优点。

技术领域

本发明属于金属复合材料技术领域，尤其是涉及一种Zn钎料增强界面的铝/镁/铝复合板及粉末热压制备方法。

背景技术

镁合金作为密排六方晶体结构，其室温塑性变形能力较差，比强度高而塑性低，但铝合金为面心立方晶体结构，滑移系较多，室温塑性变形能力相对于镁合金要好得多。再者，由于两者同为有色轻金属，比重轻而结构力学性能出色，可以通过铝/镁复合的方式来弥补相互的不足以发挥各自的优势，提高铝/镁复合整体的力学性能，使其表现有出色的比强度和塑性。

制备双金属复合材料的关键是获得具有良好结合性能的界面。冶金结合界面是通过原子相互扩散使两种金属材料紧密的结合在一起，相比机械结合界面，具有结合强度高、稳定性好、杂质缺陷少等优点，已成为制备双金属复合材料的主要界面结合机制。目前双金属复合材料制备方法主要包含以下几类：

1)固/固复合。包含轧制复合、焊接、挤压复合和爆炸复合等技术。CN101518848A公开了一种制备镁与铝异种金属复合板的方法，通过叠合焊接后高温扩散反应，获得铝/镁复合板。CN102642344A公开了一种铝包镁线材轧制复合制备方法。CN101992345A公开了一种铝合金和镁合金叠层板爆炸复合制备方法。CN102689090A公开了一种镁/铝合金中厚板搅拌摩擦焊方法。

2)固/液复合。主要为铸造复合法。由于铝/镁金属间化合物形成温度远低于合金熔体浇铸温度，铸造复合过程中两种金属会在界面反应生成硬脆中间相，严重影响结合性能，铸造复合工艺的关键就在于控制和减少界面反应。CN102350492A公开了一种铸造铝包镁复合铸锭的制备方法，通过将液态镁合金浇入到一定形状和尺寸的铝板盒内，冷却后既得包铝镁合金铸锭。但是该方法需要预制铝板盒，且浇注前还需对其进行预热和表面处理，工艺复杂，且浇注时界面反应较剧烈，无法保证均匀良好的界面结合。CN103691909A公开了一种铝/镁固液复合铸造成型方法，通过将经表面处理和预热的铝合金管材置入镁合金液中，然后迅速淬入室温水中，待界面凝固后放于空气中冷却获得复合铸锭。该方法减少了铝/镁界面反应，但工艺复杂，且受限于模具尺寸。CN105964919A公开了一种消失模制造液/液复合铝/镁双金属铸件的方法，首先提供一个包含镁合金部分、中间铝片和铝合金部分的复合泡沫模型，其次对其涂涂料并埋砂造型，最后分别浇注镁合金液和铝合金液，冷却凝固后获得铝/镁双金属铸件。该方法通过在界面处预先添加铝片阻碍界面反应，工艺复杂，不能保证均匀良好的冶金结合，且受限于模具尺寸。

3)液/液复合。主要为连续铸造复合法。相比其它方法，连续铸造复合法制备双金属材料具有成本低、流程短、效率高、且易实现冶金结合等优点，具有广阔发展前景。CN106216618A公开了一种浇注连续铸造制备双金属复合材料的方法，通过向液态金属熔体在结晶器形成的凝固液穴内加入金属半固态浆料，凝固后获得梯度过渡的双金属复合铸锭。CN104174823A公开了一种包覆材料固/液复合连铸成型设备与方法，适于包覆层金属熔点低于芯材金属熔点的难以卷曲的大尺寸包覆材料连铸成型。CN1927504A公开了一种包覆材料水平连铸直接复合成形设备与工艺。但是，这些工艺仅适用于熔点相差较大或没有中间相产生的异种金属复合，如铝/钢，铝/铜，铝/铝复合材料等。由于液/液复合时界面温度高，原子扩散加剧，且铝和镁的熔点仅相差约10℃，铝/镁界面处会形成大量脆性第二相，从而限制了连续铸造法在制备铝/镁复合材料方面的应用。