一種多層耐蝕輕質鋁鈦復合板的制備方法與流程

本發明屬于層狀復合材料制備技術領域，具體涉及一種多層耐蝕輕質鋁鈦復合板的制備方法。

背景技術：

層狀鋁鈦復合板兼有鋁的低比重、高導熱性和鈦的耐高溫、耐腐蝕的特點，因此，鋁-鈦復合板可廣泛應用于航空、航天和石油化工等領域。目前制備層狀復合板的方法有固液復合、爆炸復合、熱擴散復合和軋制復合。固液復合方法的成本低，復合界面的結合強度高，但用于制備鋁鈦復合板時，只能在鈦板表面涂鍍一層厚度為0.5～2mm的純鋁或鋁合金，難以制備出在鋁板表面復合一層薄鈦層的輕質鋁鈦復合板；爆炸復合方法的界面結合強度高，用于制備鋁鈦復合板時，可以根據需要調整鈦層和鋁層的厚度，但爆炸復合方法的成本非常高，限制了其廣泛應用；熱擴散復合方法適合配合其他方法一起使用，單獨使用熱擴散復合方法制備鋁鈦復合板時，界面結合強度很低；軋制復合是一種低成本、高效率的層狀復合板的制備方法，但將高強鋁合金板和鈦板直接組坯進行軋制時，道次變形量小，界面結合強度較低，難以制備出高性能的鋁鈦復合板。因此需要在現有工藝方法的基礎上進行改進，開發出一種低成本、高效率、高界面結合強度的高性能層狀鋁鈦復合板的制備方法。

本發明針對軋制復合方法制備鋁鈦復合板的現存問題，提供了一種“純鋁-LY12鋁合金-純鋁-純鈦”多層復合板的制備方法。首先采用大變形軋制復合工藝制備“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”復合鋁板，再采用大變形軋制復合工藝將復合鋁板與純鈦板復合在一起，從而制備出“純鋁-LY12鋁合金-純鋁-純鈦”多層復合板。在多層鋁鈦復合板中，外層的純鋁層和純鈦層分別在各自接觸的介質中發揮耐蝕性好的性能；中間的硬鋁層(LY12鋁合金)起提高強度的作用；中間的純鋁層可以分別和硬鋁層和純鈦層實現較好的結合，作為硬鋁層和純鈦層之間過度層，可防止在大變形軋制復合加工時界面出現裂紋和開裂，提高界面結合強度。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種“純鋁-LY12鋁合金-純鋁-純鈦”多層復合板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)純鋁板和LY12鋁合金板待復合表面的表面處理：選擇經過退火處理的純鋁板和LY12鋁合金板，采用機械打磨的方法將純鋁板和LY12鋁合金板待復合表面進行打磨，之后將板材保存在干燥環境中，并在24小時之內使用；

(2)三層鋁板的鉚接組坯：將三張鋁板進行四邊鉚接組坯，組坯方式為“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”，即兩塊純鋁板將LY12鋁合金板夾在中間；

(3)鋁板熱軋復合：將組好坯的一組“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”板材放入氮氣保護氣氛加熱爐中進行加熱，然后進行單道次大變形熱軋復合；

(4)復合鋁板的校平和切定尺寸：將熱軋后“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”復合板進行校平處理，并進行切定尺寸；

(5)純鈦板的退火處理：對純鈦板進行退火處理；

(6)復合鋁板和純鈦板待復合表面的表面處理：取復合鋁板和經過退火處理的純鈦板，使用機械打磨的方法將復合鋁板和純鈦板待復合表面進行打磨，然后將板材保存在干燥環境中，并在24小時之內使用。

(7)復合鋁板和純鈦板的鉚接組坯：將復合鋁板和純鈦板進行四邊鉚接組坯，組坯方式為“復合鋁板-純鈦-純鈦-復合鋁板”，即純鈦層在內，鋁層在外，在兩張純鈦板之間涂上一層滑石粉，防止純鈦板之間的粘接；

(8)鋁鈦復合板軋制復合：將組好坯的一組“復合鋁板-純鈦-純鈦-復合鋁板”板材放入氮氣保護氣氛加熱爐中進行加熱，然后進行單道次大變形軋制復合；

(9)鋁鈦復合板校平：將軋制后的一組鋁鈦復合板拆開，對單張鋁鈦復合板進行校平；

(10)切定尺寸：對校平后的鋁鈦復合板切定尺寸，得到成品板材。

所述步驟(1)中純鋁板的厚度為0.5～1mm，LY12鋁合金板的厚度為9～12mm。

所述步驟(3)中復合鋁板加熱溫度420～460℃，保溫1～5小時，道次變形量為60％～75％。

所述步驟(5)中純鈦板的厚度為0.5～1mm，退火工藝為：真空度≤1×10^-2Pa，退火溫度為650～750℃，保溫1～1.5小時，隨爐冷卻。

所述步驟(8)中鋁鈦復合板加熱溫度420～460℃，保溫1～5小時，單道次大變形軋制復合的道次變形量為60％～75％。

本發明的有益效果為：①采用軋制工藝將純鋁飯、LY12鋁合金板和純鈦板復合在一起，制備出多層鋁鈦復合板，既具有良好的耐蝕性和較高的強度，又實現了輕量化，將具有廣闊的應用前景；②適合于批量生產鋁鈦復合板，特別是厚度為1～2mm多層鋁鈦復合板薄板的制備加工。

附圖說明

圖1為多層耐蝕輕質鋁鈦復合板的制備工藝流程圖。

具體實施方式

本發明提供了一種多層耐蝕輕質鋁鈦復合板的制備方法，下面通過附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

實施例1

根據圖1所示的制備工藝流程圖，厚度為1mm鋁鈦復合板的制備步驟如下：

(1)純鋁板和LY12鋁合金板待復合表面的表面處理：選擇經過退火處理的純鋁板和LY12鋁合金板，純鋁板規格為1050×1050×1mm,鋁合金LY12板規格為1050×1050×12mm；采用機械打磨的方法將純鋁板和LY12鋁合金板待復合表面進行打磨，并清理干凈，打磨之后的板材在干燥的環境中保存，并在24小時之內使用；

(2)三層鋁板的鉚接組坯：將三張鋁板進行四邊鉚接組坯，組坯方式為“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”，即兩塊純鋁板將LY12鋁合金板夾在中間；

(3)鋁板熱軋復合：將組好坯的一組“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”板材放入氮氣保護氣氛加熱爐中加熱到460℃，保溫1小時，然后進行大變形熱軋復合，單道次的變形量為75％，經過軋制后，復合鋁板厚度為3.5mm；

(4)復合鋁板的校平和切定尺寸，對經過熱軋后的“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”復合板進行校平處理，并切定尺寸為900×1000mm；

(5)純鈦板的退火處理：純鈦板的規格為900×1000×0.5mm，退火工藝為：真空度≤1×10^-2Pa，退火溫度為750℃，保溫1小時，隨爐冷卻；

(6)復合鋁板和純鈦板待復合表面的表面處理：取經過退火處理的復合鋁板和純鈦板，用機械打磨的方法將復合鋁板和純鈦板待復合表面進行打磨，之后將板材保存在干燥環境中，并在24小時之內使用；

(7)復合鋁板和純鈦板的組坯：將復合鋁板和純鈦板進行四邊鉚接組坯，組坯方式為“復合鋁板-純鈦-純鈦-復合鋁板”，即純鈦層在內，鋁層在外，在兩張純鈦板之間涂上一層滑石粉，防止純鈦板之間的粘接；

(8)鋁鈦復合板軋制復合：將組好坯的一組“復合鋁板-純鈦-純鈦-復合鋁板”板材放入氮氣保護氣氛加熱爐中加熱至460℃，保溫1小時，然后進行大變形軋制復合，單道次的變形量為75％。經過軋制后，組坯“復合鋁板-純鈦-純鈦-復合鋁板”的總厚度變為2mm，單張復合板厚度為1mm；

(9)鋁鈦復合板校平：將軋制后的一組鋁鈦復合板拆開，然后對單張厚度為1mm的鋁鈦復合板進行校平；

(10)切定尺寸，對校平后的鋁鈦復合板切定尺寸，得到成品板材。

實施例2

根據圖1所示的制備工藝流程圖，厚度為2mm鋁鈦復合板的制備步驟如下：

(1)純鋁板和LY12鋁合金板待復合表面的表面處理：選擇經過退火處理的純鋁板和LY12鋁合金板，純鋁板規格為1050×1050×0.5mm,鋁合金LY12板規格為1050×1050×9mm；采用機械打磨的方法將純鋁板和LY12鋁合金板待復合表面進行打磨，并清理干凈，打磨之后的板材在干燥的環境中保存，并在24小時之內使用；

(2)三層鋁板的鉚接組坯：將三張鋁板進行四邊鉚接組坯，組坯方式為“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”，即兩塊純鋁板將LY12鋁合金板夾在中間；

(3)鋁板熱軋復合：將組好坯的一組“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”板材放入氮氣保護氣氛加熱爐中加熱到420℃，保溫5小時，然后進行大變形熱軋復合，單道次的變形量為60％，經過軋制后，復合鋁板厚度為4mm；

(4)復合鋁板的校平和切定尺寸，對經過熱軋后的“純鋁-LY12鋁合金-純鋁”復合板進行校平處理，并切定尺寸為900×1000mm；

(5)純鈦板的退火處理：純鈦板的規格為900×1000×1mm，退火工藝為：真空度≤1×10^-2Pa，退火溫度為650℃，保溫1.5小時，隨爐冷卻；

(6)復合鋁板和純鈦板待復合表面的表面處理：取經過退火處理的復合鋁板和純鈦板，用機械打磨的方法將復合鋁板和純鈦板待復合表面進行打磨，之后將板材保存在干燥環境中，并在24小時之內使用；

(7)復合鋁板和純鈦板的組坯：將復合鋁板和純鈦板進行四邊鉚接組坯，組坯方式為“復合鋁板-純鈦-純鈦-復合鋁板”，即純鈦層在內，鋁層在外，在兩張純鈦板之間涂上一層滑石粉，防止純鈦板之間的粘接；

(8)鋁鈦復合板軋制復合：將組好坯的一組“復合鋁板-純鈦-純鈦-復合鋁板”板材放入氮氣保護氣氛加熱爐中加熱至420℃，保溫5小時，然后進行大變形軋制復合，單道次的變形量為60％。經過軋制后，組坯“復合鋁板-純鈦-純鈦-復合鋁板”的總厚度變為4mm，單張鋁鈦復合板厚度為2mm；

(9)鋁鈦復合板校平：將軋制后的一組鋁鈦復合板拆開，然后對單張厚度為2mm的鋁鈦復合板進行校平；

(10)切定尺寸，對校平后的鋁鈦復合板切定尺寸，得到成品板材。