[发明专利]一种复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种镁\铝复合材料的制备方法，通过分别将镁合金、铝合金加工成至少一个面可相互凹凸配合的形状，将镁合金、铝合金可相互凹凸配合的面装配，得到挤压坯料，再将装配得到的挤压坯料进行预热，挤压得到镁‑铝复合材料。成功制备具有优异结合性能和力学性能的镁/铝复合材料，解决镁合金板单一组元板材力学性能低、耐蚀性差及表面着色能力的不足。

技术领域

本发明涉及轻合金材料领域，更具体的涉及一种镁合金、铝合金复合材料及 其制备方法。

技术背景

镁及其合金具有比强度比刚度高、导热性好、电磁屏蔽及阻尼减震性能优等 优势，是实际应用中最轻的金属结构材料，其密度仅为铝合金的2/3、钢铁的1/4， 是一种理想的轻量化结构材料，这种显著的低密度特征，使其在航空航天、汽车、 轨道运输、3C等领域具有非常广大的市场。

尽管镁合金有着显著的轻质优势，但纯镁电极电位低，表面的氧化膜疏松多 孔，导致耐腐蚀性差，且相对其他金属，镁的绝对强度偏低，难以作为主要承力 部件，这些缺点都限制镁的广泛使用。虽然可以采用合金化的方法，向纯镁中添 加Al、Zn、Ca、Mn或稀土元素等合金化元素来增加纯镁的强度，改善力学性能 和提高耐腐蚀性能，但也只能在一定范围内改善上述不足，难以有质的变化。而 在镁合金板材的表面的单侧或者双侧覆盖一层抗腐蚀性好，并兼具优良塑性和低 密度的金属薄板无疑能很好的解决上述问题。铝是地壳中分布最广泛的元素，其 平均含量为8.8％，仅次于氧和硅而居于第三位。其密度为2.72g/cm3，约为钢的 1/3。铝及其合金具有比重小、耐腐蚀性强、比强度高、散热性好、导电性强、塑性加工性优异、表面装饰性好等诸多优点。且铝在元素周期表中铝和镁为相邻 元素，镁合铝之间更容易形成金属性结合。因此，通过某种连接技术，将镁和铝 进行层状复合，制备兼具镁和铝优势的镁铝复合材料，综合性能优于单一镁或铝 板材。

在现有技术中，金属复合材料主要的连接工艺主要有扩散焊法、爆炸复合法、 摩擦焊法等。这些方法都或多或少存在成本高、效率低、工艺复杂、板材性能不 稳定等缺陷，难以进行大规模的工业化生产。

现有制备镁铝复合板大多采用的是轧制的方式进行成形，轧制时材料处于双 向压力作用下，材料容易发生破坏；其次，由于镁合金属于密排六方结构，滑移 系较少，在轧制作用下，镁合金层会产生很强的基面织构，导致轧制后的板材各 向异性严重，实际应用时受限；同时，且异种材料在轧制时，由于抗变形能力存 在差距以及变形不同步，会在轧制时产生很大的内应力，也容易引起复合板材的 挠曲和开裂；此外，用轧制复合的方法进行复合板材的工业生产时，需要每次轧 制前都进行预处理，难以进行连续的工业化生产。

挤压工艺可充分发挥材料塑性、改善合金组织性能，同时易于实现工业化连 续生产，是制备镁合金板材理想的塑性加工方法。通过对现有文献资料的检索发 现，现有的其他挤压复合方法挤压坯料都是采用外层的空心壳体加上内层的心部 组合而成的，而外层空心壳体一般采用实心圆柱材料整块中间掏空加工而成，对 材料损耗很大，材料成本高。其次，现有挤压方案采用直接挤压复合坯料的方式， 容易造成挤出材料分层、开裂，影响结合效果。目前采用的挤压工艺制备金属复 合材料仍然存在诸多缺陷，如何设计挤压工艺方案是制备多层金属复合材料的难 点。由于挤压比过大，难以控制复合材料在挤压筒中的变形，因此，直接用挤压 的方法制备出外观良好、性能优异的宽幅复合材料难以实现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种镁\铝复合材料的制备方法，成功制备具有优异 结合性能和力学性能的镁/铝复合材料，解决镁合金板单一组元板材力学性能低、 耐蚀性差及表面着色能力的不足。

本发明提供一种镁合金、铝合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、分别将镁合金、铝合金加工成至少一个面可相互凹凸配合的形状；

S2、将镁合金、铝合金可相互凹凸配合的面装配，得到挤压坯料；

S3、将装配得到的挤压坯料进行预热，挤压得到镁-铝复合材料；