本發(fā)明涉及的是一種高強度高耐蝕性的Mg-Li/Al復合板材的制備方法。

背景技術：

鎂鋰合金是迄今為止密度最小的合金材料，也被稱為超輕合金。其具有較高的比強度、比剛度和良好的高、低溫韌性，優(yōu)良的阻尼減震性、電磁屏蔽性以及機加工性能等，應用于航空航天、海洋、汽車、電子等領域。

但是，由于鎂鋰合金強度低、耐蝕性差的缺點，其在各領域的應用并不廣泛。因此，開發(fā)出耐蝕性較好且強度較高的鎂鋰合金，研究新型的生產(chǎn)工藝，提高合金的產(chǎn)品質量，對國家工業(yè)的迅速發(fā)展具有至關重要的作用。

為了克服耐蝕性差的缺點，很多的學者對此做了大量的研究?？朔臀g性差的主要方法之一就是在鎂合金的表面覆蓋一層耐蝕性較好的金屬。覆蓋方法主要有爆炸復合、軋制復合、擴散連接、攪拌摩擦焊等。由于受到加工設備的復雜程度、生產(chǎn)成本較高等條件的限制，復合板很難進行工業(yè)化生產(chǎn)。其中，軋制復合法，由于其低成本，加工工藝簡單等特點，是最容易實現(xiàn)工業(yè)化的方法。

為了提高鎂鋰合金的強度，用稀土元素對鎂鋰合金進行合金化以及對合金進行適當?shù)乃苄宰冃渭庸な莾煞N有效的方法。公開號為CN102978492A的專利文件中，公開了《一種利用稀土和Zr強化的Mg-Li基變形鎂合金及其制備方法》，通過向Mg-Li合金中加入1％的稀土元素和0.2～0.6％的Zr作為合金化組元，使得合金抗拉強度有較為明顯的提高。公開號為CN104004949A的專利文件中公開了《一種高強度鎂鋰合金的制備方法》，通過合金化和塑性變形加工獲得了具有低密度、高強度的鎂鋰合金。雖然上述兩種方法在一定程度上提高了鎂鋰合金的強度，但并不能同時改善其耐蝕性。而累積疊軋技術可以在保持材料橫截面形狀、面積不變的同時達到材料本身不容易達到的大變形量，累積疊軋其實就是對板材進行多次軋制復合的過程，理論上可以無限次重復。從而使材料的組織得到細化，大幅提高材料的力學性能。同時，累積疊軋的成本低廉、工藝簡單，有希望實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種兼具高強度及高耐蝕性的通過累積疊軋制造的Mg-Li/Al材料的方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

a)將待累積疊軋的鎂鋰合金及鋁合金板材裁剪成尺寸相等的塊；

b)對表面進行清洗，隨后進行打磨處理；

c)將步驟b)得到的鎂鋰合金合金板材與鋁合金板材在四角打孔并用鉚釘固定；

d)將步驟c)得到的Mg-Li/Al合金板材進行軋制，軋制溫度為400℃，壓下率50％，軋前保溫10～15min；

e)按照步驟a)～d)重復疊軋4～6次。

鎂鋰合金及鋁合金分別為Mg-8Li-3Al-1Zn合金與1070鋁。

本發(fā)明能制備出兼具高強度及高耐蝕性的Mg-Li/Al多層復合板材。分別做了200℃、250℃、300℃、350℃、400℃下進行了累積疊軋驗證，在軋制溫度250℃時，復合板發(fā)生了開裂，軋制溫度在300℃-350℃時，復合板產(chǎn)生明顯的邊裂，這是因為當溫度較低時，Mg-8Li-3Al-1Zn合金中密排六方結構的α相滑移系較少，塑性較差，導致變形困難；當軋制溫度為400℃時，鋁板與鎂鋰合金板結合良好，且無明顯邊裂現(xiàn)象，這是因為隨著軋制溫度的升高，α相中個滑移系在臨界剪切應力逐漸降低，使得變形時能夠參與的滑移系增多，增加了α相的塑性變形成型能力，且材料能夠產(chǎn)生很大程度的回復與再結晶而使其得到軟化，塑性變形增加，在適當?shù)膲合侣氏履軌驈谋砻鏀D出更多的新鮮金屬二形成更好的結合。當軋制溫度升高到450℃后，鎂鋰合金板脫鋰較為嚴重，且當軋制溫度過高時，金屬表面嚴重氧化，會大大減少金屬表面的有效接觸面積而降低兩種金屬結合的可能性。

本發(fā)明通過在適當?shù)臏囟?400℃)下多道次累積疊軋，使復合板在保持輕質特性的前提下具有較高的強度以及較好的耐蝕性。

本發(fā)明的技術方案：待累積疊軋的鎂鋰合金及鋁合金分別為Mg-8Li-3Al-1Zn合金和1070純鋁，工藝為首先將合金鑄錠變形加工為合金板材，再進行累積疊軋。

本發(fā)明所具有的實質性特點和有益效果：

1、本發(fā)明將累積疊軋焊工藝應用于雙相鎂鋰合金與1070鋁，一方面可以細化晶粒，并使得α相和β相變得細小且分布更加均勻；另一方面使鎂鋰合金的耐蝕性得到提高。既通過加工硬化和細晶強化提高合金強度，又通過在鎂鋰合金表面覆蓋鋁層提高其耐蝕性。最終得到兼具高強度與高耐蝕性的Mg-Li/Al層狀復合板，室溫下抗拉強度達到270～290MPa，延伸率達到7.1％～9.7％。

2、本發(fā)明中通過累積疊軋焊工藝制備Mg-Li/Al層狀復合板，在提高鎂鋰合金強度的同時改善其耐蝕性。復合板材中Mg-Li合金為Mg-8Li-3Al-1Zn，鋁板為1070純鋁板，Mg-Li合金板與鋁板交替疊合，最終得到的復合板材共有64層。

附圖說明

圖1是實施例1中Mg-Li/Al復合板累積疊軋6道次后界面的微觀照片。

圖2是實施例1中Mg-Li/Al復合板累積疊軋各道次應力-應變曲線。

具體實施方式

以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術方案做詳細描述，但是應當理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的構思前提下對本發(fā)明做簡單改進，都屬于本發(fā)明要求保護的范圍。

實施例1：

鎂鋰合金的化學成分(質量百分比)為：Li：8.3％，Al：3.2％，Zn：1.3％，余量為Mg，鋁為1070純鋁。

將鎂鋰合金板材與鋁板進行累積疊軋：

a)將待累積疊軋的鎂鋰合金板材與鋁板裁剪成尺寸相等的兩塊，

b)對板材表面進行清洗，打磨處理。

c)將處理完的鎂鋰合金板與鋁板疊合并在四角打孔用鉚釘固定。

d)對固定好的板材進行第1道次累積疊軋，軋制壓下率為50％，軋制溫度為400℃，軋制前保溫時間為15min。

d)用同樣的方法進行第2～6道次累積疊軋，軋制參數(shù)不變。

得到一種兼具高強度與高耐蝕性的Mg-Li/Al層狀復合板，累積疊軋6道次后界面微觀照片見附圖1，可見界面結合良好，鎂鋰合金與純鋁變形較為均勻，具有一定的連續(xù)性。隨著累積疊軋道次的增加，復合板抗拉強度逐漸提高且延伸率逐漸降低，見附圖2。累積疊軋6道次后合金室溫下抗拉強度為290.54MPa，延伸率為7.1％。