[发明专利]利用圆形锭坯生产合金/金属基复合材料板材的方法

说明书

本发明公开了一种利用圆形锭坯生产合金/金属基复合材料板材的方法，将符合要求的合金/金属基复合材料圆锭热挤压为板坯，根据最终要轧制的板材宽度把板坯切割为挤压板坯分段，把挤压板坯分段沿着长边180°拼接对焊为待轧板坯，把待轧板坯旋转90°送入轧机轧制为带焊缝拼接宽幅板，切掉焊缝成为成品板材。本发明方法可以用圆锭坯来生产大规格的宽幅板材，材料利用率高，且生产工艺简单，生产过程中材料不易开裂报废。

技术领域

本发明涉及板材制造领域，具体涉及一种利用圆形锭坯生产合金/金属基复合材料板材的方法。

背景技术

板材是金属材料的最重要品类之一，产量和用量都是占比最高的，例如铝合金板材占所有铝合金材料总量超过50％，航空级铝合金中板材占比超过90％。

目前生产板材最常用的方法是直接以上游工序生产的扁形合金锭(扁锭)为坯料，采用对扁锭分道次轧制的方式得到板材。然而这种加工方法有一个前提条件就是要求坯料为扁锭，也就是截面为近似矩形。但在实际工业生产中总会不可避免的存在需要用圆形合金锭(圆锭)来生产板材的情况，即坯料为圆锭，但却要生产板材产品。这个时候就给工艺实现带来了一定困难。

目前，合金或金属基复合材料(包括铝合金、铝锂合金、镁合金、钛合金、铜合金、铝基复合材料)利用圆锭坯(圆锭的制备方法包括铸造、喷射成形、粉末冶金、3D打印)生产板材的方法主要有以下几种：

1、直接锻造成板材。首先，该种方法只能生产长宽规格比较小的厚板，因为受锻压机工作平台尺寸的限制，并且当厚度减小到一定尺寸后锻板会迅速降温至可锻温度以下。其次，该方法对前文所述的方法生产的圆锭坯进行直接开坯锻造，锻造开裂的风险很高，锭坯容易在锻造环节直接报废。

2、锻造成板坯，然后轧制。该种方法由于轧制前要切边并且铣削加工表面，因此材料的利用率非常低。其次，该方法和也存在方法1中描述的问题，对圆锭坯进行直接开坯锻造，锭坯容易在锻造环节直接报废。

3、挤压成板材(窄幅挤压板)。首先，该种方法生产的板材微观组织是挤压带材组织，有明确的各项异性(沿着挤压方向性能显著高于横向)。其次，挤压板材的宽度非常窄(绝大多数情况下小于挤压所用圆锭的直径)；

4、挤压成板坯后进一步轧制。该种方法主要是沿着挤压方向轧制，由于轧制板材时宽度方向尺寸几乎不增长，只会沿着长度方向边长，所以轧板的宽度尺寸始终等同于挤压板的宽度a，挤压宽度a是比较小的，通常小于圆锭的直径，所以轧的板子也不可能宽，尺寸很小，难以满足宽幅板材需求。如果把挤压的板坯沿挤压方向旋转90°横轧的话，挤压板坯的宽度方向就变成了轧制的长度方向，但这个长度方向的尺寸a往往小于两个传输辊道间距，甚至小于工作辊直径，在实际生产中难以实现，例如出现坯料会掉进辊道坑，轧辊咬不住，坯料卷入轧辊等问题。

5、挤压成管材后切开展平为厚板材，或者挤压成管材切开展平后轧制为板材。该方法工序较为复杂，另外对合金成形性要求比较高，展平过程中容易出现开裂、表面褶皱等缺陷。

6、斜轧成管材后切开展平，或者斜轧成管材切开展平后进一步轧制为板材。该方法生产板材也会出现和方法5中所描述的同样的问题。

综上所述，现有方法主要存在以下问题：

1、生产的板材宽度尺寸小，不能够满足宽幅板材的规格尺寸要求；

2、工艺复杂，生产过程中报废率高，材料利用率低。

发明内容

本发明的目的在于提供利用圆形锭坯生产合金/金属基复合材料板材的方法，以解决工程实际中只有圆形锭坯，却需要宽幅板材产品，现有利用圆锭生产板材的方法中存在的问题，本发明提供的方法可以用圆锭坯来生产大规格的宽幅板材，材料利用率高，另外生产工艺简单，生产过程中材料不易开裂报废。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：