铜铝复合材料的热处理问题研究论文
摘要：铜铝复合材料是电力、电气、通讯及电子元件等行业中使用广泛的材料, 同时也是国际上备受青睐的换热材料。铜铝材料在进行制备及热处理的过程中, 方法、参数设置不当, 铜铝合金容易出现使用性能下降、共晶、氧化等问题, 为此, 需要选择合适的制备工艺及提高热处理技术, 使产品性能有效提高, 本文就此分析了制备技术, 例如热轧复合技术、冷轧复合技术、异步轧复合技术、焊接复合技术以及其他复合技术等, 希望能对铜铝复合材料的热处理研究提供一些参考。
关键词：铜铝材料; 轧制; 焊接复合;
将铜、铝两种材料结合在一起就能得到一种良好的换热材料和导电材料。为此不论是用来导热还是用来导电, 都是优先选择的材料。例如外层为铜, 基体为铝的材料可以充当工频小于供电频率的导线;外层为铝, 基体为铜的材料可以用来进行导热和导电。而提高铜铝复合材料的热处理技术有助于提高产品的性能, 本文就此简单分析了铜铝复合材料的制备技术。
1 热轧复合技术
热轧复合技术就是将铜铝材料在进行加热后, 利用轧制力对其进行塑性加工的方法。通过这种方式能够将铜铝材料有机结合在一起。热轧复合技术在20世纪就已经出现, 目前依然广泛应用于各个行业之中。热轧复合技术在使用过程中具有简单易操作的特点, 同时具有较高的实用性, 因此广泛应用于制作大型的铜铝复合材料零件。铜铝复合材料在进行热轧的过程中和单属性金属的处理方式相似, 轧制后通常还需进行热处理, 去除残余应力并使界面结合得到强化。在实际生产过程中, 遇到困难较大的轧制工作时, 还可以使用包覆轧制方法, 这也是实施轧制复合的`有效方法之一。
2 冷轧复合技术
由于热轧技术在使用过程中会使铜铝复合材料出现部分脆性的物质, 有时难以进行有效控制, 为了解决热轧处理技术中的问题, 美国学者研制出了界面热扩散处理技术, 逐渐在工业生产中推广开来, 并取代了一部分的热轧处理技术。随着人们对冷轧处理技术研究的不断深入, 这种处理技术也逐渐在铜铝复合材料制作中应用开来。通常认为, 轧制复合法结合过程分为物理接触、接触表面激活和扩散三个过程。冷轧技术在大型的铜铝复合材料制作过程, 对轧机具有较高的要求, 因此在一定范围内, 冷轧技术受到了一定的限制。除此之外, 材料的成品率以及材料形状也受到了一定的影响。
3 异步轧复合技术
异步轧制工艺也可以称为非对称性的轧制工艺, 这项技术诞生于20世纪60年代, 随后逐渐被广泛应用。异步轧制技术在使用过程中的主要特点就是在工作过程中两个使用部件的速度各不相同[1], 并且轧制过程中不需要太大的轧制力, 就能制作出材质较薄的铜铝复合材料。部分研究学者在研究异步轧制复合工艺时, 已经对轧制变形率、轧制下压量以及轧制机制之间的关系等方面进行了大量的研究实验, 在一定程度上改善了在大延伸条件下, 异步轧制技术所产生的机架张力以及轧机扭振问题。目前, 异步轧制技术更多的还是与其它技术结合使用, 生产工序较为复杂, 不适合小型的生产工作。
4 焊接复合技术
焊接复合技术就是通过焊接的方法再直接把一种材料焊接在另一种材料的表面, 从而有效改善材料的性能与尺寸[2]。通过焊接复合技术不但可以对原材料遗失部分进行有效修复, 同时还能促进两种材料发生冶金结合, 使产品性能得到进一步提高。根据焊接方式的差异, 焊接复合技术分为扩散焊接和爆炸焊接, 爆炸焊接是一种较为独特的工艺技术, 其基本工作原理就是将爆炸时炸药所爆发的能源作为基础能源, 利用异种原子产生高速撞击、冲撞, 使各种金属材料结合到一起。这种方法界面高压和高温持续时间非常短, 可有效防止界面处金属间化合物的生成, 并且灵活性强, 可用于各种异型件的焊接, 复合材料结合力强[3]。
5 其他复合技术
喷射成型技术, 主要是利用各种专业设备先溶解固体金属铜或铝, 随后将被熔金属液态物质喷射到另一种基础金属材料中, 形成一种新型薄层, 在经过热处理后, 使材料达到一种复合状态。直接浇筑复合技术, 就是先将两种金属放置在一起, 将剥离剂放进两种材料中, 在材料四周开始加压使之闭合, 然后将其放置在铸模之中, 同时使部分金属液注入铸模当中, 在金属液完全冷却凝固后, 再实施轧制工作, 最后就会得到一种复合材料[4]。这种方式的使用优势就是在合理压力及温度条件下, 可以提高产品结合强度, 成本较低, 技术操作简单。
6 结束语
铜铝符合材料具有良好的导电、导热性能, 因此被广泛应用于能源、建筑、机械、电子、电力以及冶金设备等各个行业领域当中, 提高铜铝复合材料的制备及热处理技术有助于提升产品的性能, 为此我国应该加强铜铝复合材料的制备技术及热处理技术, 从而让铜铝复合材料更好地应用于工业生产及实际生产生活之中。
参考文献
[1]刘欢.扩散热处理工艺与铜铝复合板性能关系的构建[D].沈阳:沈阳工业大学, 2014.
[2]吕琳.扩散热处理工艺对铜铝复合界面层结构的影响[D].沈阳:沈阳工业大学, 2012.
[3]尚正平, 王项, 范国栋, 等.铜铝复合材料生产与应用[J].有色金属加工, 2014 (13) :45-46.
[4]周弦.铜铝复合材料研究进展[J].南方农机, 2018, 49 (10) :242.
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