充芯連鑄銅包鋁複合材料研究（簡體書）

人類歷史進程中，材料對人類文明的形成及發展起著重要的作用。石器時代、銅器時代、鐵器時代——用材料名稱命名人類文明中的幾個重要階段，足以說明材料對促進人類發展有多麼重要。近、現代材料發展取得巨大的進步，人類文明邁入飛速發展階段。而在近、現代材料的發展歷程中，單一材質的材料逐漸無法滿足人類進步的腳步，在這其中，複合材料出現，給材料科學的發展注入一股有力的血液。作為一類重要的複合材料，金屬基複合材料以其優異的機械性能並兼具良好的導電、導熱等物理性能，同時具有耐高溫、防燃、不吸潮、抗電磁遮罩等性能得到關注。廣泛應用於航空航太、汽車、電力傳輸、蒸汽輪機等領域。 銅鋁複合材料結合了銅、鋁金屬優良的物理性能，利用複合技術使銅層和鋁層在介面上實現牢固冶金結合而製備的一種新型材料，不僅具有銅的高的導電、導熱率、低的接觸電阻和外表美觀等優點，還具有鋁的輕品質、耐腐蝕、價格低廉等優點。近年來發展的很快。主要產品有銅包鋁線、銅包鋁母排、銅包鋁複合帶、銅包鋁複合接頭。廣泛應用於電力傳輸、汽車、機械製造、石油、化工等工業領域，有良好的應用前景。 國外發達工業國家在上個世紀開始生產銅包鋁複合材料，經過幾十年的時間，日本和美國已經形成產業並各自擁有特色專利技術。我國很早就開展相關的研究及應用，從六十年代開始，曾考慮用鋁線代替銅線，之後進行了靜液擠壓、套管冷拉、爆炸焊等製備銅包鋁複合線材的技術研發，但由於設備及工藝的局限性不能連續化生產，而且性能也不是令人滿意；九十年代末，以包覆焊接裝置專利技術為代表的加工方法，終於使得我國銅包鋁複合線材批量化生產並投入市場，成功實現了“替代銅線”、“替代進口”的兩項跨越。主要製備技術有軋製法、靜液擠壓法和包覆焊接法。由於銅、鋁金屬介面屬於不同金屬的結合，為了保證良好的銅包鋁線品質，製備出優異性能的銅、鋁金屬，而且還要對介面進行精確控制。上述幾種製備方法，都屬於機械複合，對材料的選取及工藝的要求較高，同時綜合性能還有提升空間，例如介面複合、介面強度與基體強度的匹配等。本文介紹了一種新型的製備銅包鋁複合材料的工藝流程——充芯連鑄製備銅包鋁複合材料。文中詳細地討論了其生產流程，設計並組裝了一整套充芯連鑄設備，包括銅、鋁熔化坩堝，連鑄機，結晶器，連鑄坯的牽引機構，測控系統，測溫系統等。並且對其工藝進行了細緻的研究與分析，著重對銅管、銅包鋁管的成形以及介面複合的工藝控制進行分析。之後為了進一步改善工藝流程，提高銅包鋁管坯生產節奏，以及較大程度的改善了銅包鋁表面品質，在此基礎上引入氣壓頂出方法生產品質優異的銅包鋁棒坯。然後對連鑄銅包鋁棒坯進行了不同規格導線的擠壓、拉拔工藝試驗，成功製備出16、12、1.2、0.6mm等銅包鋁複合線。最後對棒坯、線材進行了複合機理的研究分析。