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銅鋁復(fù)合材料的熱處理問題研究論文
摘要：銅鋁復(fù)合材料是電力、電氣、通訊及電子元件等行業(yè)中使用廣泛的材料, 同時(shí)也是國際上備受青睞的換熱材料。銅鋁材料在進(jìn)行制備及熱處理的過程中, 方法、參數(shù)設(shè)置不當(dāng), 銅鋁合金容易出現(xiàn)使用性能下降、共晶、氧化等問題, 為此, 需要選擇合適的制備工藝及提高熱處理技術(shù), 使產(chǎn)品性能有效提高, 本文就此分析了制備技術(shù), 例如熱軋復(fù)合技術(shù)、冷軋復(fù)合技術(shù)、異步軋復(fù)合技術(shù)、焊接復(fù)合技術(shù)以及其他復(fù)合技術(shù)等, 希望能對(duì)銅鋁復(fù)合材料的熱處理研究提供一些參考。
關(guān)鍵詞：銅鋁材料; 軋制; 焊接復(fù)合;
將銅、鋁兩種材料結(jié)合在一起就能得到一種良好的換熱材料和導(dǎo)電材料。為此不論是用來導(dǎo)熱還是用來導(dǎo)電, 都是優(yōu)先選擇的材料。例如外層為銅, 基體為鋁的材料可以充當(dāng)工頻小于供電頻率的導(dǎo)線;外層為鋁, 基體為銅的材料可以用來進(jìn)行導(dǎo)熱和導(dǎo)電。而提高銅鋁復(fù)合材料的熱處理技術(shù)有助于提高產(chǎn)品的性能, 本文就此簡單分析了銅鋁復(fù)合材料的制備技術(shù)。
1 熱軋復(fù)合技術(shù)
熱軋復(fù)合技術(shù)就是將銅鋁材料在進(jìn)行加熱后, 利用軋制力對(duì)其進(jìn)行塑性加工的方法。通過這種方式能夠?qū)€~鋁材料有機(jī)結(jié)合在一起。熱軋復(fù)合技術(shù)在20世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn), 目前依然廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)之中。熱軋復(fù)合技術(shù)在使用過程中具有簡單易操作的特點(diǎn), 同時(shí)具有較高的實(shí)用性, 因此廣泛應(yīng)用于制作大型的銅鋁復(fù)合材料零件。銅鋁復(fù)合材料在進(jìn)行熱軋的過程中和單屬性金屬的處理方式相似, 軋制后通常還需進(jìn)行熱處理, 去除殘余應(yīng)力并使界面結(jié)合得到強(qiáng)化。在實(shí)際生產(chǎn)過程中, 遇到困難較大的軋制工作時(shí), 還可以使用包覆軋制方法, 這也是實(shí)施軋制復(fù)合的有效方法之一。
2 冷軋復(fù)合技術(shù)
由于熱軋技術(shù)在使用過程中會(huì)使銅鋁復(fù)合材料出現(xiàn)部分脆性的物質(zhì), 有時(shí)難以進(jìn)行有效控制, 為了解決熱軋?zhí)幚砑夹g(shù)中的問題, 美國學(xué)者研制出了界面熱擴(kuò)散處理技術(shù), 逐漸在工業(yè)生產(chǎn)中推廣開來, 并取代了一部分的熱軋?zhí)幚砑夹g(shù)。隨著人們對(duì)冷軋?zhí)幚砑夹g(shù)研究的不斷深入, 這種處理技術(shù)也逐漸在銅鋁復(fù)合材料制作中應(yīng)用開來。通常認(rèn)為, 軋制復(fù)合法結(jié)合過程分為物理接觸、接觸表面激活和擴(kuò)散三個(gè)過程。冷軋技術(shù)在大型的銅鋁復(fù)合材料制作過程, 對(duì)軋機(jī)具有較高的要求, 因此在一定范圍內(nèi), 冷軋技術(shù)受到了一定的限制。除此之外, 材料的成品率以及材料形狀也受到了一定的影響。
3 異步軋復(fù)合技術(shù)
異步軋制工藝也可以稱為非對(duì)稱性的軋制工藝, 這項(xiàng)技術(shù)誕生于20世紀(jì)60年代, 隨后逐漸被廣泛應(yīng)用。異步軋制技術(shù)在使用過程中的主要特點(diǎn)就是在工作過程中兩個(gè)使用部件的速度各不相同[1], 并且軋制過程中不需要太大的軋制力, 就能制作出材質(zhì)較薄的銅鋁復(fù)合材料。部分研究學(xué)者在研究異步軋制復(fù)合工藝時(shí), 已經(jīng)對(duì)軋制變形率、軋制下壓量以及軋制機(jī)制之間的關(guān)系等方面進(jìn)行了大量的研究實(shí)驗(yàn), 在一定程度上改善了在大延伸條件下, 異步軋制技術(shù)所產(chǎn)生的機(jī)架張力以及軋機(jī)扭振問題。目前, 異步軋制技術(shù)更多的還是與其它技術(shù)結(jié)合使用, 生產(chǎn)工序較為復(fù)雜, 不適合小型的生產(chǎn)工作。
4 焊接復(fù)合技術(shù)
焊接復(fù)合技術(shù)就是通過焊接的方法再直接把一種材料焊接在另一種材料的表面, 從而有效改善材料的性能與尺寸[2]。通過焊接復(fù)合技術(shù)不但可以對(duì)原材料遺失部分進(jìn)行有效修復(fù), 同時(shí)還能促進(jìn)兩種材料發(fā)生冶金結(jié)合, 使產(chǎn)品性能得到進(jìn)一步提高。根據(jù)焊接方式的差異, 焊接復(fù)合技術(shù)分為擴(kuò)散焊接和爆炸焊接, 爆炸焊接是一種較為獨(dú)特的工藝技術(shù), 其基本工作原理就是將爆炸時(shí)炸藥所爆發(fā)的能源作為基礎(chǔ)能源, 利用異種原子產(chǎn)生高速撞擊、沖撞, 使各種金屬材料結(jié)合到一起。這種方法界面高壓和高溫持續(xù)時(shí)間非常短, 可有效防止界面處金屬間化合物的生成, 并且靈活性強(qiáng), 可用于各種異型件的焊接, 復(fù)合材料結(jié)合力強(qiáng)[3]。
5 其他復(fù)合技術(shù)
噴射成型技術(shù), 主要是利用各種專業(yè)設(shè)備先溶解固體金屬銅或鋁, 隨后將被熔金屬液態(tài)物質(zhì)噴射到另一種基礎(chǔ)金屬材料中, 形成一種新型薄層, 在經(jīng)過熱處理后, 使材料達(dá)到一種復(fù)合狀態(tài)。直接澆筑復(fù)合技術(shù), 就是先將兩種金屬放置在一起, 將剝離劑放進(jìn)兩種材料中, 在材料四周開始加壓使之閉合, 然后將其放置在鑄模之中, 同時(shí)使部分金屬液注入鑄模當(dāng)中, 在金屬液完全冷卻凝固后, 再實(shí)施軋制工作, 最后就會(huì)得到一種復(fù)合材料[4]。這種方式的使用優(yōu)勢(shì)就是在合理壓力及溫度條件下, 可以提高產(chǎn)品結(jié)合強(qiáng)度, 成本較低, 技術(shù)操作簡單。
6 結(jié)束語
銅鋁符合材料具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能, 因此被廣泛應(yīng)用于能源、建筑、機(jī)械、電子、電力以及冶金設(shè)備等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中, 提高銅鋁復(fù)合材料的制備及熱處理技術(shù)有助于提升產(chǎn)品的性能, 為此我國應(yīng)該加強(qiáng)銅鋁復(fù)合材料的制備技術(shù)及熱處理技術(shù), 從而讓銅鋁復(fù)合材料更好地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及實(shí)際生產(chǎn)生活之中。
參考文獻(xiàn)
[1]劉歡.擴(kuò)散熱處理工藝與銅鋁復(fù)合板性能關(guān)系的構(gòu)建[D].沈陽:沈陽工業(yè)大學(xué), 2014.
[2]呂琳.擴(kuò)散熱處理工藝對(duì)銅鋁復(fù)合界面層結(jié)構(gòu)的影響[D].沈陽:沈陽工業(yè)大學(xué), 2012.
[3]尚正平, 王項(xiàng), 范國棟, 等.銅鋁復(fù)合材料生產(chǎn)與應(yīng)用[J].有色金屬加工, 2014 (13) :45-46.
[4]周弦.銅鋁復(fù)合材料研究進(jìn)展[J].南方農(nóng)機(jī), 2018, 49 (10) :242.
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