[发明专利]一种层状铝-铝基复合材料板材的制备方法

说明书

本发明属于金属材料制备领域，具体涉及一种层状铝‑铝基复合材料板材的制备方法。采用具有不同熔点的两种铝合金作为原材料，包括如下步骤：(1)：将熔点高的铝合金加工成浇铸模具，所述浇铸模具主体呈层状，层状的一端连接呈整体，即形成具有多个平行水平凹槽的浇铸模具；(2)：将熔点低的铝合金熔化后浇铸到浇铸模具的凹槽中，冷却后获得层状板材；(3)：轧制变形，提高两种铝合金材料层与层之间的结合力；(4)：热处理，获得层状铝‑铝基复合材料板材。该制备方法操作简单，具有普适性，生产效率高，材料形状以及尺寸容易控制，层数不限，可获得多层材料，能有效增强界面间的结合性，实现材料的强塑性能匹配，具有很大的工业应用价值。

技术领域

本发明属于金属材料制备领域，具体涉及一种层状铝-铝基复合材料板材的制备方法。

背景技术

为了满足世界对轻量化和节能减排的材料的更高需求，提高合金的综合力学性能至关重要。铝是工业中应用最广泛的有色金属结构材料，其密度小，仅为2.7g/cm³，约为铜或钢的1/3。铝基复合材料是21世纪的新型结构功能材料之一，具有高比强度和比刚度，成形性较好，具有良好的耐磨、耐蚀性和综合机械性能，广泛应用于交通运输、航空航天、电子封装、体育器材等领域。但是传统的铝基复合材料存在强塑性难以协同提高的问题，严重限制了在工业上的应用。

近年来，异质结构材料因其优异的力学和功能特性等被人们广泛关注。与传统的颗粒增强铝基复合材料相比，层状结构的铝基复合材料由于存在几何必须位错累积而引起的非均匀形变强化，表现出优异的强度和塑性的协同效应。常见的层状复合材料的制备方法包括累积叠轧，扩散焊等方法。而这两种方法虽然工艺简单，但是准备工作繁琐，需要保证结合界面的洁净，无氧化以及适当的粗糙度且对叠轧材料的相关性能要求较高，材料的塑性不能相差太大，否则容易焊不合或者引起开裂导致材料的性能不佳，同时真空扩散焊的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种层状铝-铝基复合材料板材的制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种层状铝-铝基复合材料板材的制备方法，采用具有不同熔点的两种铝合金作为原材料，包括如下步骤：

步骤(1)：将熔点高的铝合金加工成浇铸模具，所述浇铸模具主体呈层状，层状的一端连接呈整体，即形成具有多个平行水平凹槽的浇铸模具；

步骤(2)：将熔点低的铝合金熔化后浇铸到浇铸模具的凹槽中，冷却后获得层状板材；

步骤(3)：轧制变形，提高两种铝合金材料层与层之间的结合力；

步骤(4)：热处理，获得层状铝-铝基复合材料板材。

进一步的，所述步骤(1)中采用线切割的方式加工成具有凹槽的浇铸模具。

进一步的，还包括对线切割之后的浇铸模具的与液体铝合金的结合界面进行砂纸打磨—水洗—丙酮超声清洗—水洗—酸洗—再水洗，最后吹干，并用惰性气体对表面进行保护。

进一步的，所述步骤(2)中将熔点低的铝合金熔化后浇铸到浇铸模具的凹槽中，具体为：将熔点低的铝合金加热到650-680℃熔化成液态，将浇铸模具加热到500-600℃后，将熔化的液态金属浇铸到加热后的模具中。

进一步的，所述步骤(3)中的轧制变形具体为：将获得的层状复合板材边缘材料部分切掉，室温轧制50-90％。

进一步的，所述步骤(4)中的热处理具体为：轧制后的材料进行200-300℃，5-30min的低温退火处理。

进一步的，所述熔点高的铝合金为Al₃BC/6061铝基复合材料；所述熔点低的铝合金为6061铝合金。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：