本發明涉及輕量化材料,具體而言,涉及鋼鋁鋼三層復合薄材及其制備方法。
背景技術:
1、對于新能源汽車和3c產品(計算機類、通信類和消費類電子產品三者的統稱)而言,選用的金屬材料一方面要滿足輕量化的要求,另一方面又需要滿足強度的要求。
2、層狀金屬復合材料通過兩層或多層金屬的組合,有效結合單一材料的性能優勢,揚長避短、經濟實用,綜合兩種或多種材料的性能屬性,是一種應用前景廣闊的新材料。層狀金屬復合材料常見的制備方法有鑄軋復合、爆炸復合、軋制復合、擠壓復合等方法,使異種金屬相結合形成一種新型的層狀復合材料。其中,軋制法是金屬層合板的主要制備方法之一,具有穩定連續化生產的優勢。軋制法能夠使待復合的金屬板材在軋機的強大軋制壓力作用下破碎異種金屬接觸表面的覆膜,并在整個接觸面內產生塑性流動,從表層裂口擠出的新鮮基體金屬發生緊密接觸進而產生微觀尺度的原子反應,最終金屬層間接觸界面形成一定強度的冶金結合,與其他方法相比,軋制法具有污染低、操作穩定且批量生產連續性好的優勢。
3、層狀鋼鋁復合材料,能夠通過鋁實現輕量化,并通過鋼確保強度要求,但是,相關技術提供的制備方法制得的層狀鋼鋁復合材料的復合板界面結合強度不均勻、結合力較低,容易開裂、分層,內部應力較大,塑性不佳,尤其是針對0.1mm-0.5mm超薄的鋼鋁鋼復合材,上述問題更為顯著。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供鋼鋁鋼三層復合薄材及其制備方法,該制備方法能夠提高層狀復合材料,尤其是0.1mm-0.5mm超薄的鋼鋁鋼復合材料的復合板界面結合強度的均勻性和結合力,不易出現開裂、分層問題,并且能夠消除內應力,提高塑性。
2、本發明是這樣實現的:
3、第一方面,本發明提供一種鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法,包括:
4、將第一鋼、鋁和第二鋼在線毛化、清理,并依次層疊冷軋復合;
5、第一在線退火,第一在線退火的爐溫為350-550℃,速度為1-10m/min;
6、第一次表面除污;
7、冷軋;
8、第二次表面除污;
9、第二在線退火,第二在線退火的爐溫為300-550℃,速度為1-10m/min;
10、拉彎矯直;
11、第三次表面除污。
12、在可選的實施方式中,第一在線退火的爐溫為350-480℃,速度為1-2m/min;
13、第二在線退火的速度為1-2m/min。
14、在可選的實施方式中,第二在線退火的爐溫為451-550℃,第二在線退火的速度比第一在線退火的速度至少快0.5m/min。
15、在可選的實施方式中,冷軋的步驟采用多次小變形的冷軋方式,且控制單道次的壓下率為10-20%。
16、在可選的實施方式中,在單制程壓下率達到30-50%時,進行退火,且退火的爐溫為300-550℃,速度為1-10m/min。
17、在可選的實施方式中,在單制程壓下率小于50%時,控制單道次的壓下率大于或等于15%、且小于或等于20%;
18、在單制程壓下率大于50%時,控制單道次的壓下率大于或等于10%、且小于15%。
19、在可選的實施方式中,冷軋復合的壓下率為45-65%。
20、在可選的實施方式中,在冷軋復合前,第一鋼和第二鋼的厚度為1:1,且鋁與第一鋼的厚度比小于1:1時,控制冷軋復合的壓下率大于或等于45%、且小于50%;
21、在冷軋復合前,第一鋼、鋁和第二鋼的厚度比為1:(1-2):1時,控制冷軋復合的壓下率大于或等于50%、且小于55%;
22、在冷軋復合前,第一鋼和第二鋼的厚度為1:1,且鋁與第一鋼的厚度比大于2:1時,控制冷軋復合的壓下率大于或等于55%、且小于或等于65%。
23、在可選的實施方式中,成品鋼鋁鋼三層復合薄材中的第一鋼、鋁和第二鋼的厚度比為1:2:1時,第一鋼、鋁和第二鋼在冷軋復合前的厚度比為1:(2.1-2.6):1。
24、在可選的實施方式中,拉彎矯直的速度為5-40m/min,張緊力為第二在線退火后的鋼鋁鋼復合材料的屈服強度的5%×第二在線退火后的鋼鋁鋼復合材料的截面積~第二在線退火后的鋼鋁鋼復合材料的屈服強度的20%×第二在線退火后的鋼鋁鋼復合材料的截面積,拉彎矯直的延伸率為0.1-0.8%。
25、第二方面,本發明提供一種鋼鋁鋼三層復合薄材,其是由前述實施方式任一項的鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法制備的。
26、本發明包括以下有益效果:
27、本發明的鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法包括第一在線退火和第二在線退火兩次在線退火,其中,冷軋復合后的第一在線退火的溫度控制,對于界面結合力至關重要,控制第一在線退火的爐溫為350-550℃、退火速度為1-10m/min,在較高的溫度下,以較慢的進料速度在線退火,使得鋼鋁不過熱,即可改善鋼鋁鋼過熱的問題,避免導致復合材料中間界面脆性相增加的問題,從而提高界面結合力,以使鋼鋁之間界面結合緊密;而且在線退火是指在爐溫一定的情況下(例如:第一在線退火溫度350-550℃),使復合材料按照一定的速度(例如:第一在線退火的速度1-10m/min)穿出爐腔,并在復合材料穿過爐腔的過程中實現退火,因此,在第一在線退火時,進入退火爐腔的復合材料部分會將熱量傳導至還未進入爐腔的復合材料部分,以使還未進入爐腔的復合材料得到預熱,以減少溫差過大而帶來的熱沖擊,并提高界面結合力,提升復合材料的性能,通過控制第一在線退火的速度,在復合材料離開退火爐時,更利于實現超薄復合材料出爐快速連續均勻冷卻,可盡量減少表面氧化,減少超薄復合材料冷卻不均勻導致的性能不穩定,通過采用第一在線退火并合理控制溫度和速度,實現在線預熱、快速均勻冷卻,提高了超薄復合材的界面結合強度,減少了退火時間,提高效率。冷軋后的第二在線退火,控制溫度為300-550℃,速度為1-10m/min,在較高的溫度下,以較慢的速度在線退火,能夠使鋼鋁不過熱,進而確保界面結合力佳,通過在線預熱,出爐連續均勻冷卻,能夠實現超薄復合材料軋制缺陷減少,消除復合材料的內應力,提高復合材料的塑性,減少了退火時間,提高效率。
1.一種鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法,其特征在于,所述第一在線退火的爐溫為350-480℃,速度為1-2m/min;
3.根據權利要求2所述的鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法,其特征在于,所述第二在線退火的爐溫為451-550℃,所述第二在線退火的速度比所述第一在線退火的速度至少快0.5m/min。
4.根據權利要求1所述的鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法,其特征在于,所述冷軋復合的壓下率為45-65%。
5.根據權利要求4所述的鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法,其特征在于,在所述冷軋復合前,所述第一鋼和所述第二鋼的厚度為1:1,且所述鋁與所述第一鋼的厚度比小于1:1時,控制所述冷軋復合的壓下率大于或等于45%、且小于50%;
6.根據權利要求1所述的鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法,其特征在于,成品鋼鋁鋼三層復合薄材中的所述第一鋼、所述鋁和所述第二鋼的厚度比為1:2:1時,所述第一鋼、所述鋁和所述第二鋼在所述冷軋復合前的厚度比為1:(2.1-2.6):1;
7.一種鋼鋁鋼三層復合薄材,其特征在于,其是由權利要求1-6任一項所述的鋼鋁鋼三層復合薄材的制備方法制備的。