[发明专利]一种用于汽车车身的层状金属复合板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属复合板材及其制备方法。

背景技术

燃油价格的持续攀升和控制温室气体排放的迫在眉睫，促使汽车工业不断改进现有技术提高燃油经济性和减少尾气排放。汽车的轻量化是实现节省燃油和减少尾气排放的有效手段。采用轻质合金代替钢铁材料是实现汽车轻量化的主要途径。铝合金具有比重小、比强度高、耐腐蚀、可回收再利用等优点，是汽车轻量化的首选材料，目前汽车用铝合金主要以5000系和6000系为主。然而，与汽车用钢材相比，铝合金存在冲压成形性偏低的缺点。TC4钛合金拥有比重小、强度高、耐磨、耐腐蚀和抗冲击好等优点，是轻量化的可选材料。但是，受到高成本的限制难以得到广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能满足汽车轻量化要求，强度高、抗冲击性好，又具有良好成形性的用于汽车车身的层状金属复合板材及其制备方法。本发明主要是以5000、6000系铝合金板材为基体，采用钛合金箔增强，通过热轧制备的金属复合板材。

本发明的金属复合板材是一种在两块5000或6000系铝合金板材之间夹有钛合金箔且三块板材界面冶金结合的层状金属复合板材。

上述层状金属复合板材的制备方法如下：

(1)材料选择：选取长、宽尺寸相同的厚度为0.4～2.0mm的5000或6000系铝合金板材和厚度为0.1～0.3mm的TC4钛合金箔。

(2)打磨清洁：对铝合金板材和TC4钛合金箔表面进行机械打磨，在去除氧化膜和污垢的同时增加粗糙度。

(3)热轧复合：用步骤(2)打磨后的两块牌号相同的铝合金板材将一块打磨后的TC4钛合金箔夹在中间构成三层金属叠板，然后放入电阻炉中进行预热，预热温度为300～550℃，时间为6～10min，然后立即送入轧机进行轧制，轧制速度为0.3～1.2m/s，轧制变形量为25～50％。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、由铝合金板材与轧辊表面之间摩擦引起的大量剪切变形以及钛/铝合金性能的差异导致铝合金板材内形成强的剪切织构，从而改善其成形性；并且大量的剪切变形诱发晶粒细化，提高铝合金层的强度与塑性。

2、使用少量TC4钛合金箔即可使铝合金性能得到显著增强，该层状金属复合板材的抗拉强度超过相同铝合金板材30％以上。

3、钛合金箔与铝合金板材能够协调变形，减少铝板废料。

4、制备的层状金属复合板材界面结合紧密，无明显的孔洞和间隙。

5、本发明的层状金属复合板材，在满足轻量化要求的同时还具有良好的成形性和高的强度，其在汽车工业中具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的层状金属复合板材界面区域扫描图。

图2为本发明实施例1制备的层状金属复合板材铝合金层EBSD图。

具体实施方式

实施例1：

取长度为100mm、宽度为80mm，厚度为0.4mm的6061铝合金板材两块和厚度为的0.1mm TC4钛合金箔一块，进行机械打磨，去除表面氧化膜和油脂，并使板材表面具有一定的粗糙度。用两块6061系铝合金板材将一块TC4钛合金箔夹在中间构成三层金属叠板，在该板的一端两侧打孔，用纯铝铆钉将其铆接在一起，并将该端打磨成楔形。将上述金属叠板放入电阻炉中加热到400℃，保温8min后立即送入轧机进行轧制复合，轧制速度为0.6m/s，变形量为40％，制得层状金属复合板材。如图1所示，6061铝合金与TC4钛合金实现了良好的冶金结合，界面处并没有无明显的空洞和间隙。如图2所示，铝合金层晶粒显著细化。在没有进行时效处理的条件下，该层状金属复合板材的抗拉强度为306MPa，超过6061铝合金板材抗拉强度30％以上。

实施例2：

取长度为100mm、宽度为80mm，厚度为2mm的5754铝合金板材两块和厚度为0.3mm TC4钛合金箔一块，进行机械打磨，去除表面氧化膜和油脂后，用两块5754系铝合金板材将一块TC4钛合金箔夹在中间构成三层金属叠板，在该板的一端两侧打孔，用纯铝铆钉将其铆接在一起，并将该端打磨成楔形。将上述金属叠板放入300℃电阻炉中保温8min后立即送入轧机进行轧制复合，轧制速度为0.3m/s，变形量为45％，制得层状金属复合板材。

实施例3：

取长度为100mm、宽度为80mm，厚度为1mm的6016铝合金板材两块和厚度为0.1mm TC4钛合金箔一块，进行机械打磨，去除表面氧化膜和油脂后，用两块6016系铝合金板材将一块TC4钛合金箔夹在中间构成三层金属叠板，在该板的一端两侧打孔，用纯铝铆钉将其铆接在一起，并将该端打磨成楔形。将上述金属叠板放入500℃电阻炉中保温6min后立即送入轧机进行热轧复合，轧制速度为0.8m/s，变形量为30％，制得层状金属复合板材。