一种不同等级梯度结构合金材料的制备方法

本发明属于爆炸焊接，涉及一种不同等级梯度结构合金材料的制备方法。

背景技术：

1、梯度结构是由一种成分、组织或相(或组元)逐渐向另一种成分、组织或相(或组元)过渡的结构，通过将这种特征非均匀分布的梯度结构引入材料结构中，可以协同提升材料强度和塑性，对改善材料多种性能也具有重要作用。

2、传统梯度结构材料制备方法过程繁琐、对大尺寸材料适用性差等诸多掣肘，难以应用于实际大尺寸部件材料的生产和制造。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决传统梯度结构材料制备方法过程繁琐、对大尺寸材料适用性差等问题，提供了一种不同等级梯度结构合金材料的制备方法。本方法可以实现大尺寸梯度结构复合材料的直接设计、制备和高水平调控，能够全面提升复合材料的综合性能。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明目的是提供一种不同等级梯度结构合金材料的制备方法，包括：

4、按照母材晶粒度从大到小选择基板和飞板，确定基板和飞板的厚度，逐层依次进行爆炸焊接，得到初级梯度结构复合板；

5、对初级梯度结构复合板进行冷变形，然后进行不同程度再结晶处理，得到再结晶态梯度结构复合板；

6、将再结晶态梯度结构复合板进行后处理得到不同等级梯度结构合金材料。

7、作为本发明进一步改进，所述按照母材晶粒度从大到小选择基板和飞板，确定基板和飞板的厚度，逐层依次进行爆炸焊接，得到初级梯度结构复合板，包括：

8、设计梯度结构复合材料层数选择晶粒度最大的母材作为基板，确定基板和飞板的厚度，晶粒度第二的母材作为第一飞板，进行第一次爆炸焊接得到第一复合板；

9、以第一复合板为基板，晶粒度第三的母材作为第一飞板，第一飞板朝上作为复合面，进行第二次爆炸焊接得到第二复合板；

10、按照母材晶粒度连续减小依次进行连续爆炸焊接直到完成最终设计层数，裁去未焊合区域得到初级梯度结构复合板。

11、作为本发明进一步改进，所述基板和飞板的单层设计厚度根据总设计厚度和层数确定，第一次爆炸焊接和最后一次爆炸焊接所分别对应的基板和飞板比单层设计厚度大2-3mm，中间焊接过程中所用飞板的厚度等厚度或不等厚度。

12、作为本发明进一步改进，每次爆炸焊接中，基板的厚度大于对应飞板的厚度。

13、作为本发明进一步改进，设计梯度结构复合材料层数不小于3。

14、作为本发明进一步改进，爆炸焊接参数为基复板碰撞角2-31°，碰撞速度1700-3000m/s。

15、作为本发明进一步改进，所述对初级梯度结构复合板进行冷变形，然后进行不同程度再结晶处理，得到再结晶态梯度结构复合板，包括：

16、设计冷变形量40-80％，冷变形量方向与爆炸焊接方向相同；

17、再结晶温度(0.4-1)倍熔点，或温度高于最低固溶温度，保温使复合材料不能完成再结晶而转变为完全等轴晶组织；得到再结晶态梯度结构复合板。

18、作为本发明进一步改进，所述将再结晶态梯度结构复合板进行后处理得到不同等级梯度结构合金材料，包括：

19、若母材为时效强化型合金，对再结晶态梯度结构复合板进行时效处理；

20、对时效处理后的再结晶态梯度结构复合板进行精修、整形处理得到最终合金。

21、作为本发明进一步改进，所述母材为退火态纯铜或固溶态cunisicr合金。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、本发明利用爆炸焊接技术所具有的单次复合面积大、爆炸焊接接头质量高的独特优势，设计了结合晶粒度和厚度及其比例等变化制备由单一材料构成的梯度结构复合材料，配合后续不同程度再结晶形变热处理，可推动复合材料异构程度和范围继续演进扩大形成具有全空间混杂梯度结构复合材料，可实现大尺寸梯度结构材料的直接设计、制备和高水平调控，突破了以往梯度结构材料制备方法过程繁琐、对大尺寸材料适用性差等诸多掣肘，可望实现大尺寸部件材料强塑性等综合性能的协同提升。

技术特征：

1.一种不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，所述按照母材晶粒度从大到小选择基板和飞板，确定基板和飞板的厚度，逐层依次进行爆炸焊接，得到初级梯度结构复合板，包括：

3.根据权利要求2所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，所述基板和飞板的单层设计厚度根据总设计厚度和层数确定，第一次爆炸焊接和最后一次爆炸焊接所分别对应的基板和飞板比单层设计厚度大2-3mm，中间焊接过程中所用飞板的厚度等厚度或不等厚度。

4.根据权利要求2所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，每次爆炸焊接中，基板的厚度大于对应飞板的厚度。

5.根据权利要求1所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，设计梯度结构复合材料层数不小于3。

6.根据权利要求1所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，爆炸焊接参数为基复板碰撞角2-31°，碰撞速度1700-3000m/s。

7.根据权利要求1所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，所述对初级梯度结构复合板进行冷变形，然后进行不同程度再结晶处理，得到再结晶态梯度结构复合板，包括：

8.根据权利要求1所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，所述将再结晶态梯度结构复合板进行后处理得到不同等级梯度结构合金材料，包括：

9.根据权利要求1所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，所述母材为铜合金。

10.根据权利要求1所述的不同等级梯度结构合金材料的制备方法，其特征在于，所述母材为退火态纯铜或固溶态cunisicr合金。

技术总结
本发明属于爆炸焊接技术领域，公开了一种不同等级梯度结构合金材料的制备方法，包括：按照母材晶粒度从大到小选择基板和飞板，逐层依次进行爆炸焊接，得到初级梯度结构复合板；对初级梯度结构复合板进行冷变形，然后进行不同程度再结晶处理，得到再结晶态梯度结构复合板；将再结晶态梯度结构复合板进行后处理得到不同等级梯度结构合金材料。该方法可实现大尺寸梯度结构材料的直接设计、制备和高水平调控，可望实现大尺寸部件材料强塑性等综合性能的协同提升。

技术研发人员：江峰,孟瑞,吴亚科,鲁军勇,孙军
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16