[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相互装配，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‑铝双层板材，最后将镁‑铝双层板材中的镁合金层相对设置堆叠，进行轧制，得到铝‑镁‑铝三层复合材料。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不足的问题。

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。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，目前采用挤压工艺制备金属复合材料的研究还很有限，如何设计挤压工艺方案是制备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，现有技术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不足的问题。

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相互装配，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-铝双层板材；

S4、将步骤S3得到的镁-铝双层板材中的镁合金层相对设置堆叠，进行轧制，得到铝-镁-铝三层复合材料。

根据本发明提供的一种镁合金、铝合金复合材料的制备方法，在步骤S1之前，还包括前处理步骤。前处理步骤包括原料准备步骤以及表面处理步骤。

根据本发明提供的一种镁合金、铝合金复合材料的制备方法，所述的原料准备步骤包括准备铝合金及镁合金材料，并加工成所需要的外形及尺寸。所述的加工方法包括挤压、锻造、轧制等变形方法以及线切割、车削等机械加工方法。所需要的外形可以多样化，根据挤压模具选择。外形可以为圆柱形、立方体形或其他形状。尺寸可以根据挤压步骤的模具尺寸选择。