深圳市穹明科技有限公司
新聞資訊

金屬復合板的制備方法

2022-03-01   作者:admin

金屬復合板的制備方法

一、直接軋制法

直接軋制法是生產(chǎn)金屬復合板的一種較普遍的方法,它又可分為熱軋復合法、冷軋復合法、異步軋制復合法及真空軋制復合法。

1、熱軋復合法

熱軋復合法是將復材和基材重疊,周?chē)附?,通過(guò)熱軋使復材與基材結合在一起的方法。在剪切變形力的作用下,兩種金屬間的接觸表面十分類(lèi)似于粘滯流體,更趨向于流體特性。一旦新生金屬表面出現,它們便產(chǎn)生粘著(zhù)摩擦行為,有利于接觸表面問(wèn)金屬的固著(zhù),以固著(zhù)點(diǎn)為基礎(或核心),在高溫熱激活條件下形成穩定的熱擴散,從而實(shí)現金屬間的焊接結合。

2、冷軋復合法

通常人們把等輥徑等輥速冷軋復合法簡(jiǎn)稱(chēng)冷軋復合法。20世紀50年代由美國首先開(kāi)始研究,提出了以“表面處理+冷軋復合+擴散退火”的三步法生產(chǎn)工藝。與熱軋復合法相比,冷軋復合時(shí)的首道次變形量更大,一般要達到60%~70%,甚至更高。冷軋復合憑借大的壓下量,冷軋重疊的二層或多層金屬,使它們產(chǎn)生原子結合或榫扣嵌合,并隨后通過(guò)擴散退火,使之強化。

3、異步軋制復合法

異步軋制是20世紀60年代開(kāi)始興起的一種板帶軋制生產(chǎn)技術(shù),它是通過(guò)改變上下軋輥軋速使軋輥線(xiàn)速度不同來(lái)軋制金屬的。70年代異步軋制被用做復合板的生產(chǎn),稱(chēng)作異步軋制復合法,包括我國在內的許多國家都投入了相當的力量進(jìn)行基礎研究和產(chǎn)業(yè)化。異步軋制復合法一般把較硬的金屬與快速輥對應,較軟的金屬與慢速輥對應。異步軋制復合充分利用了“搓軋區”內的相對滑動(dòng)。一方面,相對滑動(dòng)的界面摩擦生熱,為界面的結合提供能量;另一方面,相對滑動(dòng)有利于接觸表面污染層和氧化膜的破碎和擠出,促進(jìn)新鮮表面的生成。因此,相對滑動(dòng)有利于提高界面結合強度,降低平均軋制壓力。

4、真空軋制復合法

通常在大氣中,金屬表面覆蓋一層氧化膜、吸著(zhù)層,表面有凸凹,這種狀態(tài)阻礙金屬間的結合。鑒于這些情況,1953年前蘇聯(lián)首先開(kāi)始了真空軋制的試驗,隨后美國、中國、日本也開(kāi)始研究。真空軋制復合法分為真空中熱軋和冷軋兩種情況。真空中熱軋的最大特征是:由于不含氧化性氣氛,金屬表面不形成氧化物、氮化物,使在大氣中氧化而難以加工的金屬變得容易加工,通過(guò)塑性加工生成的金屬新生面的本來(lái)特性能夠充分發(fā)揮,并因真空中有助于脫氣,可獲得清潔的精加工金屬表面。

二、爆炸制坯一軋制法

爆炸制坯一軋制法是將所需用的基、復材經(jīng)過(guò)爆炸焊接以后,再經(jīng)過(guò)熱軋機軋制到所需規格尺寸的復合板帶的一種生產(chǎn)方法。此方法是綜合爆炸復合技術(shù)和軋制技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的一種新的聯(lián)合技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)在于:

(1)爆炸復合法制坯,保證了兩層或三層金屬復合板結合區的質(zhì)量;

(2)產(chǎn)品尺寸精度高,表面質(zhì)量好;

(3)增加了生產(chǎn)的靈活性,便于推廣。

三、燒結法

燒結法是在保護性氣氛下,通過(guò)加熱,使粉末顆粒與復合基板相互結合的復合方法。保護性氣體主要采用氫氣和氮氣等。復合基板需經(jīng)過(guò)脫脂、除銹和打毛等工序預處理。粉末的制備主要有兩種方法:

(1)將異種純金屬的粉末均勻混合;

(2)直接制備覆層合金的粉末。燒結法的基本原理是在高溫下,原子振幅加大,發(fā)生擴散,從而使異種金屬原子形成結合。它主要應用于復合基板與合金覆層的復合。由于在燒結過(guò)程中,燒結溫度低于高熔點(diǎn)純金屬組元的熔點(diǎn),所以合金覆層的組織性能非常均勻,是軋制法的有益補充。

四、鑄軋復合法

鑄軋復合法的工藝過(guò)程為:將兩塊鋼板疊合,內層涂上剝離劑,四周焊合后放在盛有金屬液的鑄模中,待液態(tài)金屬凝固后進(jìn)行初軋,最后將焊合的邊部切掉,即得到復合板。在適當溫度及壓力下可實(shí)現較高的復合強度。此方法工藝簡(jiǎn)單,成本低,可用于批量生產(chǎn)。

五、反向凝固法

反向凝固工藝是由德國冶金工作者于1989年開(kāi)發(fā)的一種薄帶連鑄工藝。該工藝是讓一定厚度的基帶從反向凝固器內的鋼液中通過(guò),使基帶表面附近的鋼水迅速降溫,在基帶表面凝固形成新生相,并在新生相還處于半凝固狀態(tài)時(shí)進(jìn)行軋制,得到表面平整、厚度均勻的熱軋薄帶。該方法是一種生產(chǎn)雙金屬復合材料的新熔合技術(shù)。但同模鑄法有所不同,其基板為普通碳素鋼(固相),復合層為不銹鋼(鋼液)。它具有高效率、低能耗的特點(diǎn),可生產(chǎn)不銹鋼復合層小于1mm的復合板,能夠實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的連續化和短流程,工藝簡(jiǎn)單,產(chǎn)品質(zhì)量高,利于環(huán)保。

六、電磁連鑄復合法

電磁連鑄生產(chǎn)復合板方法尚處于研究階段。其基本原理是:兩種化學(xué)成分不同的鋼液通過(guò)不同的浸入式水口同時(shí)注入結晶器,由于在結晶器的下部安裝了水平磁場(chǎng),作用在鋼流上的洛侖磁力垂直穿過(guò)水平磁場(chǎng),抑制了兩種鋼液的混合,而且水平磁場(chǎng)成為一個(gè)分界線(xiàn),依靠磁流體力的作用把結晶器熔池分為上、下兩部分。通過(guò)結晶器冷卻作用,上部熔池的鋼液凝固成復合鋼坯的外層,下部熔池的鋼液在外殼的里邊凝固形成鋼坯的內芯。

該方法的優(yōu)點(diǎn):(1)由于在結晶器內直接實(shí)現不銹鋼和其它鋼鐵材料的復合,可避免出現結合界面的氧化、夾渣等情況;(2)由于是液一液相結合,因此與反向凝固法相比,生產(chǎn)的不銹鋼復合板界面結合強度更高,同時(shí)也無(wú)須對基板表面進(jìn)行活化處理;(3)無(wú)污染,適于大批量生產(chǎn)。 [2]