本發(fā)明屬于金屬材料軋制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種梯度帶材的表層連續(xù)異步軋制制備方法。

背景技術(shù)：

目前，超細晶金屬材料在過去很長時間內(nèi)得到廣大科學(xué)家的關(guān)注，人們開發(fā)了大量的方法去制備這些材料，比如等通道擠壓技術(shù)、累積疊軋技術(shù)、高壓扭轉(zhuǎn)技術(shù)等。然而，人們發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)金屬材料中形成梯度結(jié)構(gòu)，可以同時實現(xiàn)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(jié)構(gòu)，而材料中心部位保留粗晶結(jié)構(gòu)。目前，制備這種材料的方法主要有表面沖擊法、高壓扭轉(zhuǎn)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(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種梯度帶材的表層連續(xù)異步軋制制備方法，可用于制備高質(zhì)量的具有梯度結(jié)構(gòu)的帶材，該材料的表層為超細晶結(jié)構(gòu)，而材料的心部區(qū)域為粗晶，該材料相對于傳統(tǒng)冷軋材料，同時具有好的強度以及更優(yōu)異的塑性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種梯度帶材的表層連續(xù)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(fù)第二步15～40次，成產(chǎn)出表面超細晶結(jié)構(gòu)而心部為粗晶的梯度結(jié)構(gòu)帶材。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)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(tǒng)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(fā)明表層連續(xù)異步軋制制備方法示意圖。

圖2是本發(fā)明經(jīng)過40道次連續(xù)異步軋制制備的梯度結(jié)構(gòu)鋁1060合金帶材的力學(xué)性能與普通室溫軋制制備樣品力學(xué)性能比較示意圖。

圖3是本發(fā)明軋件表層晶粒尺寸示意圖。

圖4是本發(fā)明軋件心部晶粒尺寸示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。

本發(fā)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(jié)構(gòu)。圖1所示為表層連續(xù)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(jié)構(gòu)的帶材，如圖1所示，本發(fā)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(zhuǎn)速。

重復(fù)第二步40次，成產(chǎn)出表面超細晶(納米化)結(jié)構(gòu)而心部為粗晶的梯度結(jié)構(gòu)帶材。

利用本工藝制備梯度結(jié)構(gòu)的鋁1060合金，經(jīng)過40道次深冷軋制后，材料的力學(xué)性能結(jié)果如圖2所示。體現(xiàn)該技術(shù)具有很好的優(yōu)越性。

從圖3和圖4的尺寸圖可以看出，所得材料的心部區(qū)域為粗晶結(jié)構(gòu)，而表層為超細晶結(jié)構(gòu)。

本發(fā)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(jù)材料的實際厚度等因素來調(diào)整。