[发明专利]基于轧制方法制备镁/钛层状波形界面复合材料的方法

说明书

本发明涉及一种基于轧制方法制备镁/钛层状波形界面复合材料的方法，属于复合材料制备技术领域，解决镁合金板和钛合金板复合的技术问题，解决方案为：对镁合金板和钛合金板进行表面激光清洗，通过控制激光参数，在镁合金板和钛合金板的待复合界面制备垂直于板材宽度方向微织构，镁合金板和钛合金板依次交替层叠组合形成层状复合坯料，然后进行热轧复合和退火处理，所制备的钛/镁层状复合材料界面为波形结合，扩大了钛、镁异种金属冶金结合区，同时波形界面产生机械互锁效益，有利于增加了镁/钛复合材料界面结合强度。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及的是一种基于轧制方法制备镁/钛层状波形界面复合材料的方法。

背景技术

钛及钛合金作为新型的高性能金属结构材料，具有良好的塑形和韧性以及足够的耐蚀性等特点，尤其是比强度较高，所以被广泛应用于航空航天、石油化工等高新技术领域，但其缺点是成本较高；镁是金属结构材料中最轻的一种，优点是比强度高、减震性好、价格低廉，但耐腐蚀和耐高温的性能较差。所以，若将钛和镁结合，制成钛/镁层状金属复合材料，其将兼有钛的高强度、耐蚀性、耐高温和镁的低比重、价格低廉的特点，在建筑、工业、国防等领域具有十分广阔的应用前景。

钛和镁的物理、化学性质相差很大，如熔点、导热系数、线膨胀系数等，不利于二者的复合。另外，结合Mg-Ti平衡二元相图知，Mg、Ti之间的固溶度非常小，且二者不会形成任何金属间化合物，冶金结合性差。除此之外，钛和镁都是活跃金属，很容易氧化，形成氧化层会阻碍钛和镁的结合。这些都是二者实现高强度复合时遇到的困难问题。

目前，制备钛/镁层状复合板的方法主要是爆炸焊接法和热轧复合法。

爆炸焊接法是利用炸药爆炸产生的冲击力，使钛合金板与镁合金板高速碰撞，实现钛与镁之间的冶金结合，界面为波状结合，结合强度高。但是，爆炸焊接法不仅存在能量消耗大、环境污染严重、工序繁杂、生产效率低和产品成本高等问题，而且无法连续化生产大尺寸大卷重层状复合材料。

当前，轧制法制备金属层状复合材料已经成为一种趋势，由于钛、镁两种金属的材料性能(变形抗力、塑性、导热性、熔点等)差异较大，在制备过程中主要存在两个问题，一是轧后钛镁变形极不协调，二是复合板界面为平直结合，结合强度偏低，界面易分层。

波形结合界面和平直界面是金属层状复合材料常规的结合界面，而波形结合界面是爆炸焊接复合板的特有界面，因为波形界面有利于扩大异种材料的冶金结合区，同时形成机械互锁效应，将会增加界面结合强度。轧制法制备复合板通常是平直的结合界面，强度较波形界面较低，后期弯曲、卷制等加工常出现界面分层。如果能够利用轧制法制备波形界面，将加大复合材料界面结合强度，有利于轧制复合材料后期再加工制造。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术的不足，本发明提供一种基于轧制方法制备镁/钛层状波形界面复合材料的方法。

本发明的设计构思为：对镁合金板和钛合金板进行表面激光清洗，通过控制激光参数，在镁合金板和钛合金板的待复合界面制备平行于板材宽度方向微织构，镁合金板和钛合金板依次交替层叠组合形成层状复合坯料，然后进行热轧复合和退火处理，所制备的钛/镁层状复合材料界面为波形结合，波形界面扩大了钛、镁异种金属冶金结合区，同时波形界面产生机械互锁效益，有利于增加了镁/钛复合材料界面结合强度。

本发明采用以下技术方案予以实现：

基于轧制方法制备镁/钛层状波形界面复合材料的方法，包括以下步骤：

S1.根据需要将若干块镁合金板和钛合金板分别进行退火韧化处理，钛合金板的退火韧化处理温度为730℃～780℃，保温时间为120~180min；镁合金板的退火韧化处理温度为350～400℃，保温时间为120~180min；

S2.利用激光清洗分别对钛合金板和镁合金板的待复合表面进行处理，使新鲜金属露出，并通过控制激光清洗参数，在待复合表面上制备平行于板材宽度方向的微织构；