一種鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材的制作方法
【專利摘要】一種鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，包括合金層，合金層包括兩層鎂合金板，在兩層美合金板之間設(shè)有鈦合金網(wǎng)，鈦合金網(wǎng)與鎂合金板通過添加在鎂合金板之間的鎂鋅鋁共晶合金粉真空熱壓燒結(jié)成一體。該復(fù)合板金相組織結(jié)構(gòu)更加致密，綜合力學(xué)性能更加優(yōu)越，此制備方法工藝先進(jìn)合理，利于工業(yè)化生產(chǎn)，是十分理想的制備鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板的方法。
【專利說明】一種鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿増強(qiáng)鎂基復(fù)合板材

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬基復(fù)合材料是用兩種或兩種以上材料復(fù)合而成，目的是更有效地發(fā)揮不同材料各自的特性，并賦予其單一材料所不具備的優(yōu)良的復(fù)合性能。近年來，隨著汽車和航空航天技術(shù)的發(fā)展，以輕合金為基體的復(fù)合材料越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景，但目前的研宄多集中在鋁基復(fù)合材料方面，對(duì)鋁基復(fù)合材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)、性能等進(jìn)行了深入的研宄。與鋁相比，由于鎂(1.74g/cm3)的密度低，約為鋁的64%，鋼的20%。因此，其比強(qiáng)度明顯高于鋁和鋼；鎂合金自身強(qiáng)度和模量的絕對(duì)值較低，添加增強(qiáng)體制成的鎂基復(fù)合材料具有比鎂合金更好的綜合性能，鎂合金已成為金屬基復(fù)合材料的一個(gè)重要研宄領(lǐng)域。
[0003]CN102658703號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)中公開了一種碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合板，該復(fù)合板包括3層鎂合金板層和2層碳纖維層，碳纖維層位于鎂合金板層之間，碳纖維成經(jīng)瑋交叉狀，碳纖維與鎂合金呈良好的潤(rùn)濕結(jié)合，同時(shí)在碳纖維層中仍存留一些擴(kuò)散不充分的共晶及近共晶合金組織。該種復(fù)合板針對(duì)鎂合金板強(qiáng)度低、耐磨性差而設(shè)計(jì)，多層復(fù)合的板材界面抗拉強(qiáng)度達(dá)到了 20MPa，但是該復(fù)合板回收再利用性能較差，不符合當(dāng)今社會(huì)倡導(dǎo)的綠色環(huán)保重復(fù)利用的環(huán)保要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的鎂合金材料的不足，提供了一種鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，該種鎂基復(fù)合板材克服了單純鎂合金材料強(qiáng)度、模量較低的特點(diǎn)，采用密度同樣較低但強(qiáng)度高得多的鈦合金作為增強(qiáng)相，從而提高了鎂基材料的綜合力學(xué)性能，采用的技術(shù)方案是:一種鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，其特征在于:所述復(fù)合板材包括合金層，所述合金層包括兩層鎂合金板，在所述兩層鎂合金板之間設(shè)有鈦合金網(wǎng)，所述鈦合金網(wǎng)與鎂合金板通過添加在鎂合金板之間的鎂鋅鋁共晶合金粉真空熱壓燒結(jié)成一體。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)特征還有:所述復(fù)合板材包括兩層合金層，所述兩層合金層共用一層鎂合金板。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)特征還有:所述鈦合金網(wǎng)為鈦合金絲線交錯(cuò)編織而成。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)特征還有:所述鈦合金網(wǎng)尺寸50mmX50mmX500mm。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)特征還有:編織鈦合金網(wǎng)的鈦合金絲直徑為0.1mm。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)特征還有:所述鎂鋅鋁共晶合金粉的厚度為0.2_。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型采用高強(qiáng)鈦合金網(wǎng)作為鎂基材料增強(qiáng)相，經(jīng)過熱壓燒結(jié)后軋制壓焊到鎂合金板材中，從而得到雙金屬?gòu)?fù)合板材，本板材結(jié)構(gòu)致密，力學(xué)性能好，在航空航天、國(guó)防等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2是本實(shí)用新型總鈦合金網(wǎng)編織方式示意圖，附圖3是本實(shí)用新型制備過程示意圖，其中I為鎂合金板；2為鈦合金網(wǎng)；3為鎂鋅鋁共晶合金粉；4為軋輥；5為下壓頭；6為鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合坯板；7為通槽開合式模具；8為真空熱燒結(jié)壓爐；9為上壓頭。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)用新型公開了一種鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，包括鎂合金板1，鈦合金網(wǎng)2，鎂鋅鋁共晶合金粉3，該復(fù)合板材為首先采用鈦合金絲編織成一定目數(shù)的網(wǎng)結(jié)構(gòu)、以形成鈦合金網(wǎng)2，然后將該鈦合金網(wǎng)2與鎂鋅鋁共晶合金粉3 —同添加到兩塊鎂合金板I的中間堆疊并真空熱壓燒結(jié)預(yù)成型，再經(jīng)軋制而成多層結(jié)構(gòu)復(fù)合板材，具體實(shí)施方案如下，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0013]實(shí)施例:
[0014](I)精選化學(xué)物質(zhì)材料:對(duì)制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制。鎂合金坯料為連鑄連軋AZ31鎂合金板材，并將其制備成所需尺寸大??；鈦合金網(wǎng)2:選用TC4鈦合金絲徑為0.1mm，編織方式示意圖如圖2所示，編織網(wǎng)格為20目；鎂塊:純度99.0% ;鋁塊:純度99.0% ;鋅塊:純度99.0% ;丙酮:液態(tài)液體99.9% ;氬氣:氣態(tài)氣體99.99%。
[0015](2)制備儀鋅銷共晶合金粉3:制備儀鋅銷共晶合金粉3是在感應(yīng)恪煉爐中進(jìn)行的:
[0016]①將鎂塊15.40g±0.0lg、鋅塊 17.43g±0.0lg、鋁塊0.35g±0.0lg置于感應(yīng)熔煉爐內(nèi)的坩禍中；
[0017]②抽取爐內(nèi)空氣，使?fàn)t內(nèi)氣壓彡IPa，然后輸入氬氣，氬氣輸入速度為80cm3/min，使?fàn)t內(nèi)壓強(qiáng)保持在I個(gè)大氣壓；
[0018]③開啟感應(yīng)熔煉爐加熱器，使?fàn)t內(nèi)溫度升溫至700°C ±2°C，在此溫度恒溫、保溫、熔煉30min± lmin，然后停止加熱，使其隨爐冷卻至25°C，然后取出鎂鋅鋁共晶合金錠；
[0019]④將鎂鋅鋁共晶合金錠機(jī)械切割成鎂鋅鋁共晶合金塊；
[0020]⑤將鎂鋅鋁共晶合金塊置于粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，然后用200目篩網(wǎng)過篩，粉碎、過篩反復(fù)進(jìn)行，成鎂鋅鋁共晶合金粉，粉體顆粒直徑< 0.075mm ;
[0021](3)制備通槽開合式模具:通槽開合式模具呈矩形筒狀，模具型腔尺寸為50mmX 50mmX 500mm，用石墨材料制作，型腔表面粗糙度為Ra0.16。
[0022](4)鈦合金網(wǎng)2預(yù)處理。鈦合金網(wǎng)2尺寸按50mmX 50mmX 500mm進(jìn)行預(yù)切割，并將鈦合金網(wǎng)2進(jìn)行丙酮超聲波清洗處理。
[0023](5)真空熱壓燒結(jié)鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合坯板。制備鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合層坯板是在真空熱燒結(jié)壓爐8內(nèi)進(jìn)行的，是在通槽開合式模具中，在加熱、真空、壓力狀態(tài)下完成的:
[0024]①在通槽開合式模具7中首先置放鎂合金板1，在鎂合金板I上用噴粉器均勻噴灑鎂鋅鋁共晶合金粉0.35g±0.0lg，厚度0.2mm±0.05mm，在鎂鋅鋁共晶合金粉3上部平整鋪設(shè)鈦合金網(wǎng)2，在鈦合金網(wǎng)2上部用噴粉器均勻噴灑鎂鋅鋁共晶合金粉0.35g±0.0lg，厚度0.2mm±0.05mm，在鎂鋅鋁共晶合金粉3上部置放鎂合金板1，然后再用噴粉器均勻噴灑鎂鋅鋁共晶合金粉0.35g±0.0lg，厚度0.2mm±0.05mm，在鎂鋅鋁共晶合金粉3上部平整鋪設(shè)鈦合金網(wǎng)2，在鈦合金網(wǎng)2上部用噴粉器均勻噴灑鎂鋅鋁共晶合金粉0.35g±0.0lg，厚度0.2mm±0.05mm，在鎂鋅銷共晶合金粉3上部置放鎂合金板1，最后在鎂合金板21上方放置上壓頭9 ；
[0025]②將通槽開合式模具7垂直放在真空熱燒結(jié)壓爐8中下壓頭5上，關(guān)閉爐蓋；
[0026]③接通真真空熱燒結(jié)壓爐8電源，抽真空至10-2Pa開始加熱，加熱速度5°C /min ；
[0027]④加熱溫度達(dá)到360°C時(shí)保溫，并施壓5MPa—小時(shí)，在真空熱壓燒結(jié)過程中，各層間的空氣排出，鎂鋅鋁共晶合金粉熱壓燒結(jié)粘合，成層狀結(jié)構(gòu)，得到鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合坯板6 ;
[0028]⑤隨后關(guān)閉熱壓燒結(jié)爐，打開通槽開合式模具，取出鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合坯板6，趁熱立即轉(zhuǎn)入軋制。
[0029](6)軋制鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板，鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合層板的軋制是在輥軋機(jī)上進(jìn)行的，是在上、下軋輥相向轉(zhuǎn)動(dòng)下完成的:
[0030]①將鎂基復(fù)合層板置于上軋輥和下軋輥之間，正面送料、反面出料，調(diào)整好軋制變形尺寸，調(diào)整好上軋輥和下軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度，上軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針，下軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針；
[0031]②開啟上軋輥、下軋輥，使其同步轉(zhuǎn)動(dòng)，鎂合金復(fù)合層板由正面送進(jìn)，反面軋出，乳制速度為100mm/s，軋制道次為I道次，乳制后即為鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材。
[0032](7)低溫回火處理將鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板置于熱處理爐中，進(jìn)行低溫回火處理，回火溫度150°C ±5°C，回火時(shí)間120min±5min ;回火后，停止加熱，使其隨爐冷卻至25°C。即得到組織更加均勻致密的鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材。
[0033]當(dāng)然，上述說明并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，其特征在于:所述復(fù)合板材包括合金層，所述合金層包括兩層鎂合金板，在所述兩層鎂合金板之間設(shè)有鈦合金網(wǎng)，所述鈦合金網(wǎng)與鎂合金板通過添加在鎂合金板之間的鎂鋅鋁共晶合金粉真空熱壓燒結(jié)成一體。
2.按照權(quán)利要求1所述的鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，其特征在于:所述復(fù)合板材包括兩層合金層，所述兩層合金層共用相鄰的一層鎂合金板。
3.按照權(quán)利要求1所述的鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，其特征在于:所述鈦合金網(wǎng)為鈦合金絲線交錯(cuò)編織而成。
4.按照權(quán)利要求3所述的鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，其特征在于:所述鈦合金網(wǎng)尺寸為 50mmX 50mmX 500mmη
5.按照權(quán)利要求4所述的鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，其特征在于:編織鈦合金網(wǎng)的鈦合金絲直徑為0.1mm。
6.按照權(quán)利要求4所述的鈦合金網(wǎng)絡(luò)互穿增強(qiáng)鎂基復(fù)合板材，其特征在于:所述鎂鋅鋁共晶合金粉的厚度為0.2_。
【文檔編號(hào)】B32B15/02GK204263643SQ201420523095
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】薛廣記, 王守仁, 王英姿 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)