一種梯度帶材的表層連續異步軋制制備方法與流程

本發明屬于金屬材料軋制技術領域，特別涉及一種梯度帶材的表層連續異步軋制制備方法。

背景技術：

目前，超細晶金屬材料在過去很長時間內得到廣大科學家的關注，人們開發了大量的方法去制備這些材料，比如等通道擠壓技術、累積疊軋技術、高壓扭轉技術等。然而，人們發現超細晶材料，隨著材料強度的提高，材料的韌性急劇降低。

科研人員發現金屬材料中形成梯度結構，可以同時實現材料具有很好的韌性和強度。梯度材料，以在材料表面形成超細晶材料結構，而材料中心部位保留粗晶結構。目前，制備這種材料的方法主要有表面沖擊法、高壓扭轉法。而這兩種方法都只能夠用來制備棒材，而不能用于制備帶材。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種梯度帶材的表層連續異步軋制制備方法，可用于制備高質量的具有梯度結構的帶材，該材料的表層為超細晶結構，而材料的心部區域為粗晶，該材料相對于傳統冷軋材料，同時具有好的強度以及更優異的塑性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種梯度帶材的表層連續異步軋制制備方法，包括如下步驟：

第一步：以退火熱處理后的鋁或鋁合金或銅合金帶材為原料；

第二步：對帶材進行表層異步軋制，軋輥粗糙度控制在1～5微米，每道次壓下率在1％～3％，軋輥異速比控制在1.0～1.4之間；

重復第二步15～40次，成產出表面超細晶結構而心部為粗晶的梯度結構帶材。

與現有技術相比，本發明表層異步軋制目前適合鋁合金和銅合金材料，通過該工藝，在達到傳統冷軋相同壓下率的情況下，材料的強度幾乎不降低，但是材料韌性能提高一倍以上。

附圖說明

圖1是本發明表層連續異步軋制制備方法示意圖。

圖2是本發明經過40道次連續異步軋制制備的梯度結構鋁1060合金帶材的力學性能與普通室溫軋制制備樣品力學性能比較示意圖。

圖3是本發明軋件表層晶粒尺寸示意圖。

圖4是本發明軋件心部晶粒尺寸示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

本發明的主要原理為利用異步軋制，在材料表層制造強烈的剪切變形，從而使材料表面形成納米結構。圖1所示為表層連續異步軋制制備流程圖。通過多道次表層異步軋制，軋件形成梯度結構的帶材，如圖1所示，本發明具體步驟如下：

第一步：以退火熱處理后的鋁合金帶材為原料。

第二步：對帶材1進行表層異步軋制，軋輥粗糙度控制在3微米左右。每道次壓下率((H-h)/H)在2％。軋輥異速比(V_Upper:V_Lower)控制在1.2。

其中，壓下率等于(H-h)/H，H和h分別表示軋制前和軋后軋件的厚度。V_Upper和V_Lower分別為上壓輥2和下壓輥3的轉速。

重復第二步40次，成產出表面超細晶(納米化)結構而心部為粗晶的梯度結構帶材。

利用本工藝制備梯度結構的鋁1060合金，經過40道次深冷軋制后，材料的力學性能結果如圖2所示。體現該技術具有很好的優越性。

從圖3和圖4的尺寸圖可以看出，所得材料的心部區域為粗晶結構，而表層為超細晶結構。

本發明中，軋輥粗糙度可行范圍為1-5微米左右，每道次壓下率可行范圍為1-3％，異速比可行范圍為1.0-1.4，軋制道次一般可以為15-40次，根據材料的實際厚度等因素來調整。