[发明专利]一种钢/铝/铝合金层状复合板波-平轧制复合方法

说明书

本发明公开一种钢/铝/铝合金层状复合板波‑平轧制复合方法，先制备出板形良好、界面牢固结合的钢/铝层状复合板，利用大厚比波纹冷轧，增强待复合界面形变，协调组元金属变形，解决钢铝界面不变形问题；然后利用界面波‑平热轧，协调组元变形，实现铝和铝合金面复合，制备出高性能钢/铝/铝合金层状复合板；利用界面氧化对铝与铝合金结合影响不大的优点，消除复合过程中防氧问题；最终解决了厚度4mm以上钢/铝/铝合金层状复合板轧制过程中因钢铝结合面接近中性层而出现的界面剪切作用弱、界面结合主要依靠热‑压作用等导致界面结合强度低的问题，以及钢、铝和铝合金性能差异较大引起的变形不协调问题。

技术领域

本发明涉及金属层状复合板制备技术领域，特别是涉及一种钢/铝/铝合金层状复合板波-平轧制复合方法。

背景技术

为了降低船舶重心、减轻船舶重量、提升航行速度、增加航行稳定性，现在大型船舶建造过程中主船体采用钢结构，而上层建筑、甲板室等采用铝合金结构，钢结构和铝合金结构连接是舰船建造的核心问题。目前，国内外建造船舶过程中主要使用钢-铝过渡接头来连接钢结构和铝合金结构，该过渡接头已成为建造舰船的核心部件，其制备技术也成为舰船材料制备的核心技术。随着，越来越多的铝及铝合金结构件在大型船舶上的应用，高性能钢-铝过渡接头制备技术被人们广泛关注。

钢-铝过渡接头主要有两大类，钢-钛-铝合金过渡接头和钢-铝-铝合金过渡接头。在满足船舶结构强度要求时，钢-铝-铝合金过渡接头具有更明显的经济优势。

当前世界各国用的钢-铝-铝合金过渡接头主要由采用爆炸复合法制备的层状复合板，通过锯、刨、铣、水切割等冷加工方法加工成条形、板形、圆形或其他形状。然而，爆炸复合法制备的钢-铝-铝合金过渡接头长度受限，在使用过程中需要对钢-铝过渡接头进行对接焊，且界面结合性能热敏感性高(如为了保证质量，美军要求焊接过程界面温度不高于400℉)，导致对接焊的难度大，焊接后性能难以保证。加之，相较于爆炸复合法制备层状复合板，轧制复合法具有质量稳定、设备简单、易于大规模和自动化生产等优点。目前，日本全境由于环境与安全问题，已在全境内禁止爆炸复合，改为压延方式。然而，钢/铝/铝合金层状复合板厚度规格超过4mm，特别是总厚度超过10mm且钢的厚度超过5mm以上时，由于组元金属之间差异性过大，轧制复合过程中易出现界面氧化、组元变形不协调、界面变形量小、结合强度不高等问题，导致高性能钢/铝层状复合板无法连续轧制制备。为此，亟需开发新方法，实现高性能厚规格钢/铝/铝合金层状复合板连续制备。

发明内容

本发明的目的是为了解决厚度4mm以上钢/铝/铝合金层状复合板制备过程中出现的组元变形不协调、界面氧化、结合强度不高等问题，提出了高性能钢/铝/铝合金层状复合板波-平轧制复合方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钢/铝/铝合金层状复合板波-平轧制复合方法，包括以下步骤：

1)坯料准备：准备钢板和铝板，将钢板和铝板分别进行热处理，除去钢板和铝板表面的油污和氧化膜，并对钢板和铝板的待复合表面进行打磨粗糙，然后静置烘干；

2)钢/铝组装板坯的制备：将步骤1)中处理好的钢板和铝板叠放在一起且待复合面接触，使铝板长宽边界折叠包裹钢板，利用铝丝将头部和尾部绑定，获得两层组装坯；

3)钢/铝层状复合板的制备：利用上辊为波纹辊、下辊为平辊的波纹轧机对步骤2)中制备的两层组装坯进行冷轧，波纹辊与铝板接触，平辊与钢板接触，制备出铝侧为波纹面的钢/铝层状复合板；

4)界面波-平的钢/铝/铝合金组装坯的制备：准备长度和宽度与步骤3)中制备的钢/铝层状复合板相同的铝合金板，然后将铝合金板与钢/铝层状复合板叠放在一起，使铝合金板待复合面与钢/铝层状复合板铝侧波纹面接触，利用铝丝将头尾绑定，形成界面波-平的钢/铝/铝合金组装坯；