本發(fā)明屬于金屬層狀復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種金屬層狀復(fù)合材料、其基于預(yù)變形的復(fù)合成形方法及應(yīng)用，特別適用于由異質(zhì)金屬構(gòu)成的真空保溫杯的杯口復(fù)合成形。

背景技術(shù)：

1、金屬層狀復(fù)合材料是由兩種或兩種以上具有不同性質(zhì)的組元金屬材料復(fù)合成形構(gòu)成的新型復(fù)合材料，在各行各業(yè)用途廣泛。在金屬層狀復(fù)合材料的制備過程中，組元金屬材料的待復(fù)合表面開裂程度是影響其復(fù)合界面結(jié)合性能的主要因素之一。因此，不斷增大組元金屬材料的待復(fù)合表面開裂程度一直是金屬層狀復(fù)合材料制備領(lǐng)域不斷追求的目標(biāo)。但是，采用傳統(tǒng)的軋制復(fù)合、拉拔復(fù)合和擠壓復(fù)合等復(fù)合成形方法制備金屬層狀復(fù)合材料時，當(dāng)待復(fù)合的組元金屬材料完成組坯，獲得復(fù)合坯料后，在復(fù)合坯料的復(fù)合成形過程中，在外力的作用下，由于組元金屬材料之間變形的相互制約作用，尤其是待復(fù)合表面之間的相互壓實和變形牽制，使得組元金屬材料的待復(fù)合表面開裂受限，新鮮金屬暴露不夠多，導(dǎo)致復(fù)合坯料的待復(fù)合界面處異質(zhì)組元金屬材料相互之間的新鮮金屬接觸面積仍然偏少，嚴重影響了后續(xù)復(fù)合界面處原子的進一步互擴散，阻礙了復(fù)合界面實現(xiàn)強冶金結(jié)合，制約了高界面結(jié)合性能的金屬層狀復(fù)合材料的制備。

2、因此，有必要開發(fā)金屬層狀復(fù)合材料復(fù)合成形新方法，通過對組元金屬材料進行預(yù)變形，使其待復(fù)合表面充分自由開裂，在待復(fù)合表面形成大量預(yù)制微裂紋，致使更多新鮮金屬充分暴露，為后續(xù)復(fù)合成形提供開裂程度更大的理想的待復(fù)合表面，有助于獲得高界面結(jié)合性能的金屬層狀復(fù)合材料，具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供金屬層狀復(fù)合材料、其基于預(yù)變形的復(fù)合成形方法及應(yīng)用，通過在復(fù)合成形之前，對待復(fù)合的組元金屬材料中的至少一種或?qū)?fù)合坯料進行預(yù)變形，使組元金屬材料的待復(fù)合表面充分自由開裂，產(chǎn)生大量微裂紋并暴露更多新鮮金屬，解決傳統(tǒng)復(fù)合成形方法制備金屬層狀復(fù)合材料時存在的待復(fù)合表面開裂不夠、新鮮金屬暴露不多、復(fù)合界面結(jié)合性能偏低等問題；并與后續(xù)冷變形復(fù)合、熱變形復(fù)合或擴散熱處理相結(jié)合，使得復(fù)合界面的新鮮金屬接觸更充分，原子互擴散更多，能夠獲得更高界面結(jié)合性能的金屬層狀復(fù)合材料。特別適用于由異質(zhì)金屬構(gòu)成的真空保溫杯的杯口復(fù)合成形。

2、根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的第一方面，提供一種金屬層狀復(fù)合材料基于預(yù)變形的復(fù)合成形方法，其特征在于，包括如下步驟：

3、步驟1：對組元金屬材料的待變形區(qū)域進行軟化處理；

4、步驟2：對所述組元金屬材料中的所述待變形區(qū)域進行表面處理、預(yù)變形以及組坯操作，獲得所述復(fù)合坯料；其中，所述表面處理、預(yù)變形以及組坯的順序是可調(diào)節(jié)的；

5、步驟3：對所述復(fù)合坯料的所述待變形區(qū)域進行復(fù)合成形，獲得金屬層狀復(fù)合材料。

6、進一步地，所述步驟2具體包括：

7、對所述組元金屬材料中的至少一種但不是全部的所述待變形區(qū)域進行預(yù)變形，接著對所述組元金屬材料的所述待變形區(qū)域的待復(fù)合表面進行表面處理，再對表面處理后的所述組元金屬材料進行組坯，最后對所述組元金屬材料中的剩余的至少一種的所述待變形區(qū)域進行預(yù)變形，獲得所述復(fù)合坯料；

8、或，對所述組元金屬材料的所述待變形區(qū)域的待復(fù)合表面進行表面處理，接著對表面處理后的所述組元金屬材料中的至少一種的所述待變形區(qū)域進行預(yù)變形，再將表面處理和預(yù)變形后的所述組元金屬材料進行組坯，獲得所述待變形區(qū)域疊合的復(fù)合坯料；

9、或，對所述組元金屬材料的所述待變形區(qū)域的待復(fù)合表面進行表面處理，接著對表面處理后的所述組元金屬材料進行組坯，再對所述待變形區(qū)域進行預(yù)變形，獲得所述復(fù)合坯料；

10、或，對所述組元金屬材料中的至少一種的所述待變形區(qū)域進行預(yù)變形，接著對所述組元金屬材料的所述待變形區(qū)域的待復(fù)合表面進行表面處理，再對表面處理后的所述組元金屬材料進行組坯，獲得所述復(fù)合坯料；

11、或，對所述組元金屬材料的所述待變形區(qū)域的待復(fù)合表面進行表面處理，接著對所述組元金屬材料中的至少一種但不是全部的所述待變形區(qū)域進行預(yù)變形，再對表面處理后的所述組元金屬材料進行組坯，最后對所述組元金屬材料中的剩余的至少一種的所述待變形區(qū)域進行預(yù)變形，獲得所述復(fù)合坯料。

12、進一步地，所述組元金屬材料為金屬板材、金屬管材、金屬型材、金屬棒材、金屬線材或金屬制品中的至少一種；所述表面處理的方法為化學(xué)方法、物理方法或機械方法中的至少一種。

13、進一步地，所述預(yù)變形為拉伸變形、膨脹變形或扭轉(zhuǎn)變形中的至少一種，所述預(yù)變形的變形量為1％～70％；所述膨脹變形的方向為從所述金屬管材的管口向管內(nèi)膨脹或從所述金屬管材的管內(nèi)向管口膨脹中的至少一種。

14、進一步地，所述預(yù)變形在室溫下進行。

15、進一步地，所述步驟3中，采用冷變形復(fù)合、熱變形復(fù)合或擴散熱處理中的至少一種方式對所述復(fù)合坯料的所述待變形區(qū)域進行復(fù)合成形。

16、進一步地，所述冷變形復(fù)合為冷軋復(fù)合、冷拉拔復(fù)合、冷擠壓復(fù)合、冷輥壓復(fù)合、冷旋壓復(fù)合、冷壓制復(fù)合、冷模壓復(fù)合或冷鍛壓復(fù)合中的至少一種，所述冷變形復(fù)合的溫度為室溫或低于所述組元金屬材料的再結(jié)晶溫度；

17、所述熱變形復(fù)合為加熱軋制復(fù)合、加熱拉拔復(fù)合、加熱擠壓復(fù)合、加熱輥壓復(fù)合、加熱旋壓復(fù)合、熱壓制復(fù)合、熱模壓復(fù)合或加熱鍛壓復(fù)合中的至少一種，所述熱變形復(fù)合的溫度高于或低于所述組元金屬材料的再結(jié)晶溫度。

18、進一步地，所述表面處理、所述預(yù)變形、所述組坯、所述冷變形復(fù)合、所述熱變形復(fù)合或所述擴散熱處理是在線方式或離線方式；

19、其中，所述表面處理、所述預(yù)變形、所述冷變形復(fù)合、所述熱變形復(fù)合或所述擴散熱處理的過程中有或無超聲波輔助。

20、根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的第二方面，提供一種金屬層狀復(fù)合材料，所述金屬層狀復(fù)合材料采用根據(jù)以上任一方面所述的基于預(yù)變形的復(fù)合成形方法制備獲得，

21、其中，所述金屬層狀復(fù)合材料為金屬層狀復(fù)合板材、金屬層狀復(fù)合管材、金屬層狀復(fù)合型材、金屬層狀復(fù)合棒材、金屬層狀復(fù)合線材或局部復(fù)合金屬層狀復(fù)合制品中的至少一種。

22、根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的第三方面，提供一種異質(zhì)金屬構(gòu)成的真空保溫杯，所述真空保溫杯的杯口采用根據(jù)以上方面所述的金屬層狀復(fù)合材料。

23、本發(fā)明的有益效果是：

24、(1)本發(fā)明的復(fù)合成形方法突破了傳統(tǒng)的金屬層狀復(fù)合材料制備時組元金屬材料組坯后再施加外力，在復(fù)合成形過程中實現(xiàn)待復(fù)合表面在非單一外力作用和待復(fù)合表面之間相互約束情況下開裂接觸形成復(fù)合界面的慣常做法，通過在復(fù)合成形之前，對待復(fù)合的組元金屬材料中的至少一種或?qū)?fù)合坯料進行預(yù)變形，使組元金屬材料的待復(fù)合表面在單一外力作用下無約束充分自由開裂，產(chǎn)生大量預(yù)制微裂紋并暴露更多新鮮金屬，造就了開裂程度更大的理想的待復(fù)合表面，并與后續(xù)冷變形復(fù)合、熱變形復(fù)合或擴散熱處理相結(jié)合，使得復(fù)合界面的新鮮金屬接觸更充分，原子互擴散更多，能夠獲得更高界面結(jié)合性能的金屬層狀復(fù)合材料。

25、(2)本發(fā)明的復(fù)合成形方法采用在組坯前后分別對不同的組元金屬材料的待變形區(qū)域進行預(yù)變形，有助于解決傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)異型結(jié)構(gòu)組元金屬材料組坯的問題以及難以制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬層狀復(fù)合材料制品的難題，特別適用于由異質(zhì)金屬構(gòu)成的真空保溫杯的杯口復(fù)合成形。

26、(3)本發(fā)明制備的金屬層狀復(fù)合材料的復(fù)合界面為強冶金結(jié)合且結(jié)合性能高，材料綜合性能優(yōu)異。