兼具高模量和高阻尼的镁铝层状复合板及其制备方法
本发明属于层状金属复合板，具体涉及一种兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板及其制备方法。
背景技术：
1、镁在结构金属中具有优异的阻尼性能，因为它易于激活位错滑移和孪晶，使其成为要求重量轻、振动和噪音低的结构部件的一个有吸引力的选择。但是实现镁合金的强度提升策略往往会降低其阻尼性能。单一镁合金通过组织、结构与功能的匹配往往难以达到更优异的综合性能，如已开发的高阻尼镁合金如mg-zr系等合金普遍存在弹性模量偏低(39gpa-45gpa)，强度不高的问题，这在很大程度上限制了镁合金在实际工程上的进一步发展和应用。常规的提升镁合金阻尼和强度的方式，是通过引入外加颗粒、析出沉淀相、引入固溶原子等方式实现强度和阻尼的匹配。如专利号cn201410376527.4公开了一种含稀土钇的高阻尼镁合金及其制造方法，通过稀土长周期lpso相，平衡强度和阻尼性能，达到最优的性能匹配。如专利号cn202211265931.5公开了一种高阻尼镁合金的制备方法，对镁合金进行固溶、时效处理，之后进行ecap变形处理，得到高阻尼镁合金；ecap变形使镁合金组织中产生大量位错，形成位错阻尼，从而使得材料阻尼性能提升。这类方法往往需要通过控制位错密度或者析出相的多少，来调控强度和阻尼性能的平衡。
2、镁/铝复合板兼具镁的轻质和铝的高模量，但是镁、铝属于不同的晶体结构，在轧制过程中变形不均匀，且热轧过程易形成金属间化合物。如何通过轧制过程的组织和界面调控，实现阻尼性能、模量的同步提升是本领域技术人员急需攻克的难题。
技术实现思路
1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板及其制备方法，旨在解决单一镁合金中模量和阻尼性能难以同步提升，镁铝复合板界面硬脆金属间化合物难以调控的问题。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
3、第一方面，一种兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板的制备方法，包括如下步骤：
4、1)将铝板/镁板/铝板顺序铆接组坯，同时在镁板/铝板之间添加金属粉，得到复合板坯；
5、2)将复合板坯放入加热炉中进行单道次轧制，得到铝/镁/铝复合板；
6、3)将铝/镁/铝复合板退火处理后，将铝/镁/铝复合板进行拉平矫直后裁剪成所需尺寸，进行至少三层累积叠轧，得到叠加复合板；
7、4)将所述叠加复合板进行保温拉平矫直，即得兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板。
8、在某些具体的实施方式中，所述金属粉是粒径为30-100μm的ni50ti50金属粉。
9、在某些具体的实施方式中，所述金属粉厚度为30-100μm。
10、在某些具体的实施方式中，步骤2)中所述单道次轧制的工艺参数为：在350-450℃温度下预热10-20min后，道次压下量为50-65％。
11、在某些具体的实施方式中，所述步骤2)的铝/镁/铝复合板中镁组织包含大量的剪切带，所述剪切带中晶粒尺寸1-10μm。
12、在某些具体的实施方式中，步骤3)中所述退火的工艺参数为350-400℃温度下退火0.5-4h。
13、在某些具体的实施方式中，步骤4)中所述累积叠轧的工艺参数为：轧制温度为350-450℃、保温时间为10-20min，道次压下量为50-65％。
14、在某些具体的实施方式中，步骤4)所述的退火和矫直的工艺参数为：在250-350℃温度下保温5-15min后进行拉平矫直。
15、在某些具体的实施方式中，所述镁板是az31、am60镁合金；所述铝板为3系、5系铝合金。
16、第二方面，一种前述制备方法制得的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板，所述兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板中镁板层的总厚度与铝板层的总厚度比为0.55～1.22，且其至少包括五个的镁、铝异质界面。
17、进一步的：所述兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板中镁板层的抗拉强度250-300mpa，界面强度75-90mpa，弹性模量为50-62gpa，q-1值为0.015-0.025。
18、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
19、本发明所提供的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板，通过调控复合板的组织结构及引入异质界面，异质界面处添加的ni50ti50金属粉，可以隔绝镁铝之间的界面反应，同时可以提升复合板的弹性模量；借助异质界面的背应力强化作用和界面阻尼，同步提升了复合板的强度和阻尼性能；再通过控制初始的轧制工艺制备了强塑性匹配良好的镁/铝复合板；以及通过累积叠轧制备了包含多个异质界面的镁/铝层状复合板。通过该工艺制备的镁/铝层状复合板，其抗拉强度250-300mpa，界面强度75-90mpa，弹性模量为50-62gpa，q-1值为0.01-0.025，兼具轻质、高模量和高阻尼的优势，可以广泛应用于航空航天、3c电子、军工等领域。
技术特征：
1.一种兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤2)的铝/镁/铝复合板中镁组织包含大量的剪切带，所述剪切带中晶粒尺寸1-10μm。
3.根据权利要求2所述的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述退火的工艺参数为350-400℃温度下退火0.5-4h。
4.根据权利要求2所述的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述累积叠轧的工艺参数为：轧制温度为350-450℃、保温时间为10-20min，道次压下量为50-65％。
5.根据权利要求1所述的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板的制备方法，其特征在于，步骤4)所述的保温拉平矫直工艺参数为：在250-350℃温度保温下保温5-15min后进行拉平矫直。
6.根据权利要求4所述的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板的制备方法，其特征在于，所述镁板是az31、am60镁合金；所述铝板为3系、5系铝合金。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述制备方法制得的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板，其特征在于，所述兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板中镁板层的总厚度与铝板层的总厚度比为0.55～1.22，且其至少包括五个的镁、铝异质界面。
8.根据权利要求7所述的兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板，其特征在于，所述兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板中镁板层的抗拉强度250-300mpa，界面强度75-90mpa，弹性模量为50-62gpa，q-1值为0.015-0.025。
技术总结
本发明公开了一种兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板的制备方法，包括如下步骤：1)将铝板/镁板/铝板顺序铆接组坯，同时在镁铝之间添加金属粉，得到复合板坯；2)将复合板坯放入加热炉中进行单道次轧制，得到铝/镁/铝复合板；3)将铝/镁/铝复合板退火处理后，将铝/镁/铝复合板进行拉平矫直后裁剪成所需尺寸，进行至少三层累积叠轧，得到叠加复合板；4)将叠加复合板进行保温拉平矫直，即得兼具高模量和高阻尼的镁/铝层状复合板。本发明所提供镁/铝层状复合板，其抗拉强度250‑300MPa，界面强度75‑90MPa，弹性模量为50‑62Gpa，Q<supgt;‑1</supgt;值为0.015‑0.025，兼具轻质、高模量和高阻尼的优势，可以广泛应用于航空航天、3C电子、军工等领域。
技术研发人员：冯晓伟,陈先华,冯波,罗兴,徐静,徐文龙,潘晓锾
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23