[发明专利]一种物理气相沉积与激光能场辅助的金属复合带轧制方法

说明书

本发明为一种物理气相沉积与激光能场辅助的金属复合带轧制方法，包括以下步骤：对待复合金属板带的基材和复材进行表面处理；对基材的待复合面物理气相沉积一层与复材同种金属的沉积层；将基材与复材的待复合面对扣进行制坯，得到双层复合带坯；将双层复合带坯放入真空加热炉中进行加热和保温；在双层复合带坯的基材侧接近辊缝的位置，施加激光能场对双层复合带坯进行激光补热；将激光补热后的双层复合带坯送入轧机轧制到所需厚度，得到双层复合带；利用退火炉对双层复合带进行再结晶退火处理和冷却处理，得到金属复合带成品。本发明沉积层元素单一，致密性高，加热速度快，操作简单，有效降低了复合带的氧化，提高了复合带轧制后界面结合的强度。

技术领域

本发明属于金属复合带制备技术领域，具体为一种物理气相沉积与激光能场辅助的金属复合带轧制方法。

背景技术

金属复合材料是指将不同种类的金属在物理、化学等作用下进行复合加工，得到性能更加优越的材料，其特点在于可以充分发挥各组元材料的优势，获得更好的综合性能，包括高熔点、低密度、高硬度、低电阻率、高温性质稳定、导电导热性好等，广泛运用于航空航天、能源、军事等多个领域。

常见的金属复合板带的生产方法包括：爆炸复合、轧制复合、扩散焊接等。其中传统轧制复合法的一般过程为通过轧辊对待复合材料施加轧制力，使其在整个接触面上相互牢固的结合在一起，并通过后续的热处理，进一步提升其结合强度。其优点相比于其他材料复合法为：生产成本低、加工方法简单、生产质量高、节约贵重金属，可实现机械化、自动化及连续化生产。但由于异种金属存在物理性能方面的差异，导致轧制后复合带材结合强度低、易开裂等，极大降低了产品质量和生产效率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种物理气相沉积与激光能场辅助的金属复合带轧制方法。该金属复合带轧制方法沉积层元素单一，致密性高，加热速度快，操作简单，有效地降低了复合带的氧化，提高了复合带轧制后界面结合的强度。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种物理气相沉积与激光能场辅助的金属复合带轧制方法，包括以下步骤：

1)表面处理：对待复合金属板带的基材和复材进行表面处理；

2)物理气相沉积：对基材的待复合面物理气相沉积一层与复材同种金属的沉积层；

3)制坯：将基材与复材的待复合面对扣进行制坯，得到双层复合带坯；

4)加热炉加热：将双层复合带坯放入真空加热炉中进行加热和保温，并根据相应的技术要求和金属特性，采用不同加热温度和保温时间；

5)激光补热：在双层复合带坯的基材侧接近辊缝的位置，施加激光能场对双层复合带坯进行激光补热；所述激光补热是通过激光加热系统工作完成的，所述激光加热系统包括激光器，所述激光器通过光纤连接激光发射器，所述激光发射器通过多角度机械臂固定在工作台上，所述激光发射器发射出的激光通过聚焦模组形成激光光斑，调整激光照射的位置，使激光光斑投射在基材侧接近辊缝的位置，实现对复合带的均匀加热，所述聚焦模组的作用为提高激光能量，实现加热完毕后直接进行轧制，减小极薄带表面氧化，在激光能场施加过程中，激光器的发射率，要根据基材所需要的加热温度来设定；

6)轧制：将激光补热后的双层复合带坯送入轧机轧制到所需厚度，得到双层复合带；

7)成品热处理：利用退火炉对双层复合带进行再结晶退火处理和冷却处理，得到金属复合带成品；冷却处理应根据金属复合带成品的技术要求和金属特性，采取不同的冷却制度；

8)精整：对得到的金属复合带成品进行矫直、剪切及缺陷清理，得到合格的金属复合带成品。

进一步，所述基材的变形抗力大于复材的变形抗力。