專利名稱：高阻尼鋁合金層壓復(fù)合板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金高阻尼材料及其制作方法。
目前，研究較多的高阻尼鋁合金是Al-Zn和Al-Si系。Al-Zn系是合金化鋁合金中阻尼性能最好的，Q-1可達(dá)到0.05，其主要缺點(diǎn)是比重大(ρ≥5)，耐蝕性差，強(qiáng)度低，阻尼性能與力學(xué)性能難以兼顧。此外，日本專利(昭63-209832，1988年8月31日公開特許公報(bào))介紹了一種復(fù)合減振板材，是在兩層金屬板(例如鋼板、鋁板)之間夾一層高分子樹脂作為阻尼層，經(jīng)復(fù)合加工而成的，其阻尼性能得以大幅度提高，但由于其層間結(jié)合強(qiáng)度差，中間層的樹脂不耐熱，導(dǎo)電性差，因而不適于進(jìn)行焊接、冷變形再加工等處理。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是，提供一種阻尼和力學(xué)性能好、可焊接、便于再加工、耐腐蝕的高阻尼鋁合金復(fù)合材料。
本發(fā)明的方案是，以增強(qiáng)型鋁合金為中間層，與加在兩側(cè)的高阻尼鋁合金制成層壓復(fù)合板。必要時(shí)最外層再復(fù)合一層防腐的金屬外包層。
為提高層間的結(jié)合強(qiáng)度，在高阻尼鋁合金與增強(qiáng)型鋁合金之間加入一界面相容的金屬過渡層。
高阻尼鋁合金的組成為Al20-40%;Zn55-80%;0-5%為Zr、Ce、Ti、Ni中選擇的一種或一種以上，這幾種元素的加入，對(duì)提高力學(xué)性能和阻尼性能有利。
增強(qiáng)型鋁合金的組成為Al89-98%;Mg2-6%;0-5%為Mn、Cu、Cr、Ti、B中選擇的一種或一種以上，這幾種元素的加入，對(duì)提高力學(xué)性能有利。
外包層為純鋁，為提高耐蝕性能，可含有0-5%的Zn、Mg、Mn、Cr、Ti中選擇的一種或一種以上，外包層的厚度為0.01-0.1mm。
過渡層可用純鋁，或各組份含量介于高阻尼鋁合金和增強(qiáng)型鋁合金所用組份含量之間的鋁基合金;其厚度為0.01-0.1mm。
板材中，一層高阻尼鋁合金的厚度與一層增強(qiáng)型鋁合金的厚度之比a/b在0.05-0.5范圍。隨a/b值的增大，內(nèi)耗值Q-1、比重ρ和延展率δ5均增加，但抗拉強(qiáng)度σb降低，厚度比大于0.3時(shí)，Q-1的增加變慢，最佳綜合性能的a/b值位于0.2-0.35之間。
復(fù)合板的加工方法是
1.熱軋復(fù)合，軋制溫度為200-400℃，控制總變形量≥60%的條件下進(jìn)行熱軋復(fù)合;
2.在300-420℃條件下保溫10分鐘至20小時(shí)，然后以≥10℃/秒的速度冷卻至≤50℃，冷卻速度過低，Q-1變差;
3.在20-150℃再次軋制，控制總變形量為20-90%;
4.穩(wěn)定化退火，退火溫度為50-200℃，停留時(shí)間為5分鐘至100小時(shí)。
本發(fā)明的高阻尼鋁合金層壓復(fù)合板，其主要性能如下阻尼性能Q-1≥2.0×10-2(1Hz，18℃)力學(xué)性能σb≥250MPa，δ5≥8%冷彎性能內(nèi)彎半徑等于板厚時(shí)冷彎90°不裂比重ρ＝3.0～3.8可焊接，耐蝕性與LY12CZ相當(dāng)，特別適于作艦船、航空材料使用。


圖1為七層鋁合金組成的高阻尼層壓復(fù)合板材結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為高阻尼層壓復(fù)合板的復(fù)合工藝流程圖。
實(shí)施例1如圖1所示，高阻尼鋁合金層壓復(fù)合板由七層鋁合金構(gòu)成，成品板材厚度為2mm，其中1為增強(qiáng)型鋁合金，其材質(zhì)組成(重量)為Al92%，Mg4.5%，3.5%的Mn、Cu、Cr、Ti、B;兩側(cè)面為高阻尼鋁合金層2，其材質(zhì)組成(重量)為Al24%，Zn74%，2%的Cu、Zr、Ce、Ni、Ti;外包層3為鋁合金，其材質(zhì)組成(重量)為Al99%，Zn1%;厚度為0.05mm。過渡層4為0.05mm厚的工業(yè)純鋁。
復(fù)合工藝流程如圖2所示。其中，熱軋復(fù)合工藝軋制溫度為360℃，總變形量80%;淬火工藝淬火溫度360℃，保溫3小時(shí)，然后以40℃/秒速度冷卻至50℃;再軋制工藝軋制溫度150℃，總變形量為50%;穩(wěn)定退火工藝100℃保溫24小時(shí)。
高阻尼鋁合金層與增強(qiáng)型鋁合金層厚度比a/b與材料性能的關(guān)系如表1所示。
表1材料性能與a/b比值的關(guān)系a/b 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5Q-10.9 1.3 1.6 1.9 2.1 2.25 2.35 2.4 2.45 2.45σb(Mpa) 330 316 283 263 251 243 240 233 228 221δ56.2 7.1 8.4 8.9 10.1 11.1 11.9 12.5 12.9 13.3ρ 2.91 3.08 3.22 3.35 3.44 3.53 3.60 3.68 3.75 3.81
實(shí)施例2高阻尼鋁合金復(fù)合板由五層鋁合金構(gòu)成，成品板材厚度為1mm，增強(qiáng)型鋁合金的材質(zhì)組成(重量)為Al97%，Mg2%，1%的Mn、Cu、Cr、B;高阻尼鋁合金層的材質(zhì)組成(重量)為Al40%，Zn55%，5%的Zr、Ce、Ti、Ni;a/b＝0.35;外包層為含Al99.99%的純鋁，其厚度為0.01mm。
熱軋復(fù)合工藝軋制溫度為200℃，總變形量90%;淬火工藝淬火溫度420℃，保溫10分鐘，然后以100℃/秒速度冷卻至0℃;再軋制工藝軋制溫度80℃，總變形量為20%;穩(wěn)定退火工藝200℃保溫5分鐘。其主要性能如下阻尼性能Q-1＝2.1×10-2(1Hz，18℃)力學(xué)性能σb＝265MPa，δ5＝9%冷彎性能內(nèi)彎半徑等于板厚時(shí)冷彎90°不裂比重ρ＝3.4可焊接，耐蝕性與LY12CZ相當(dāng)實(shí)施例3高阻尼鋁合金復(fù)合板由七層鋁合金構(gòu)成，成品板材厚度為5mm，增強(qiáng)型鋁合金的材質(zhì)組成(重量)為Al94%，Mg5%，Ti1%;高阻尼鋁合金層的材質(zhì)組成(重量)為Al20%，Zn80%;a/b＝0.25;外包鋁層的材質(zhì)組成(重量)為Al95%，5%的Zn、Mg、Cr、Ti;其厚度為0.1mm。過渡層的材質(zhì)組成(重量)為Al98%，Zn1%，Mg1%，厚度為0.05mm。
熱軋工藝軋制溫度為400℃，總變形量60%;淬火工藝淬火溫度300℃，保溫20小時(shí)，然后以10℃/秒速度冷卻至20℃;再軋制工藝軋制溫度20℃，總變形量為20%;穩(wěn)定退火工藝50℃保溫100小時(shí)。其主要性能如下阻尼性能Q-1＝2.5×10-2(1Hz，18℃)力學(xué)性能σb＝295MPa，δ5＝8%冷彎性能內(nèi)彎半徑等于板厚時(shí)冷彎90°不裂比重ρ＝3.5可焊接，耐蝕性與LY12CZ相當(dāng)
權(quán)利要求
1.一種高阻尼鋁合金層壓復(fù)合板，其特征在于它由增強(qiáng)型鋁合金的中間層與復(fù)合在兩側(cè)的高阻尼鋁合金層組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合板，其特征在于，它具有防腐的鋁外包層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合板，其特征在于，高阻尼鋁合金層與增強(qiáng)型鋁合金層之間夾有界面相容的金屬過渡層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的復(fù)合板，其特征在于，組成為七層，其中間層為增強(qiáng)型鋁合金，相鄰兩側(cè)為高阻尼鋁合金層，在高阻尼鋁合金層與增強(qiáng)型鋁合金層之間夾有金屬過渡層，外面為鋁外包層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合板，其特征在于，所述高阻尼鋁合金的組成(重量)為Al20-40%;Zn55-80%;0-5%為Zr、Ce、Ti、Ni中選擇的一種或一種以上;增強(qiáng)型鋁合金的組成(重量)為Al89-98%;Mg2-6%;0-5%為Mn、Cu、Cr、Ti、B中選擇的一種或一種以上;高阻尼鋁合金與增強(qiáng)型鋁合金的厚度比a/b在0.05-0.5范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合板，其特征在于，所述鋁外包層為純鋁或含有(重量)0-5%的Zn、Mg、Mn、Cr、Ti中選擇的一種或一種以上元素的鋁合金，其厚度為0.01-0.1mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合板，其特征在于，所述界面相容的金屬過渡層，其材質(zhì)為鋁或各組份含量介于所述高阻尼鋁合金和增強(qiáng)型鋁合金各組份含量之間的鋁基合金，其厚度為0.01-0.1mm。
8.一種如權(quán)利要求1或2或3或4所述的復(fù)合板的制作方法，其特征在于以下步驟和條件1)在軋制溫度為200-400℃，控制總變形量為≥60%的條件下進(jìn)行熱軋復(fù)合;2)在250-420℃條件下保溫10分鐘至20小時(shí)，然后以≥10℃/秒的速度冷卻至≤50℃;3)在20-150℃再次軋制，控制總變形量為20-90%;4)在50-200℃，保溫5分鐘至100小時(shí)。
全文摘要
一種高阻尼鋁合金層壓復(fù)合板，其特征在于它由增強(qiáng)型鋁合金的中間層與復(fù)合在兩側(cè)的高阻尼鋁合金層組成。層間可加入過渡層，外面可加上耐腐蝕的鋁外包層。板材性能為Q
文檔編號(hào)C22F1/04GK1068774SQ9110675
公開日1993年2月10日 申請(qǐng)日期1991年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月20日
發(fā)明者宋友仁, 魯小葉, 羅賓輝, 周善初, 孫孝華 申請(qǐng)人:中南工業(yè)大學(xué)