金属层状复合材料加工方法

发布日期：2014-08-12 10:26:03

金属层状复合材料的加上方法有很多种，生产中常用的金属层状复合材料的加工技术如图1所示[1]。若按金属组元的状态则可分为三大类[1]，即固-固相复合法，液-固相复合法和液-液相复合法。固-固相复合法包括爆炸复合法、轧制复合法、爆炸焊接+轧制复合法、扩散复合法等；液-固相复合法包括复合浇注法、反向凝固 法、钎焊法、铸轧法等；液-液相复合法有电磁连铸法等。
1.1 轧制复合法
　　轧制复合法是在轧机的强大压力作用下，使待复合的两金属表面氧化层破碎，并在整个金属截面内产生塑性变形，洁净活化的新鲜金属在压力作用下形成平面状的冶金结合[2]，如图2所示。根据轧制复合时是否加热可以分为热轧复合和冷轧复合。热轧复合法是将覆盖材料和基体现实装在一起，周边进行焊合，然后热轧使之复合。冷轧复合近年发晨较快，这种方法生产成本低，适合批量生产。且能生产较大长度、宽度的制品，但此方法的轧制工艺尚不成熟，往往需要后续处理，且轧制变形大．对轧机功率要求高。
与单金属轧制比较，该法必须施以大的道次压下量，特别是初次道次压下量必须达到一定临界值。轧制复合工艺一般包括三个步骤[3]：表面处理、轧制复合和扩散退火。轧制复合工艺控制的关键是初次道次压下量和扩散热处理制度的确定。初次道次压下量过低则难以实现复合，轧制变形量过大，则塑性较低的复合层容易破裂。而且变形对复合板的结合性能和后续加工性能也有重要影响。轧制后的退火促进界面元素扩散，使轧制复合时形成的点结合转变成面结合，在结合面两侧形成一定深度的互扩散层，提高界面的结合强度，但退火温度过高和时间过长时，因界面中间相的形成使界面强度降低。爆炸复合法
轧制复合可以进行连续生产，产品尺寸精确，各组元的厚度均匀，性能稳定，适于轧制复合的金属非常多，而且生产成本低、效率高，易于实现人规模工业化生产。但轧制复合往往需要进行表面处理和退火强化处理等工艺。轧件易边裂，易形成脆性金属化合物，且道次轧制变形量大，需要大功率的轧机。
1.2 爆炸复合法
　　爆炸焊接[4]是利用炸药爆炸所产生的能量作为能源，使覆板碰向基板，在双金属间产生瞬间高温和高压，在被焊接的金属间形成牢固结合的一种焊接方法。爆炸焊接的界面具有金属的塑性变形、熔化、扩散等特征。其工艺示意图[3]如图所示。爆炸焊接以前被认为是压力焊，熔化焊，扩散焊“三位一体”的焊接技术。但进一步研究表明，爆炸焊接是一种特殊的压力焊接。它符合压力焊接过程的三阶段：第一阶段是物理接触的形成阶段，双金属的原子依靠塑性变形在整个接触面上相互接近到能引起物理作用或化学作用的距离。第二阶段是接触表面化学相互作用阶段，双金属接触表面激活并形成化学键，实现双金属间的结合。第三阶段是扩散阶段，双金属在完成物理接触实现初步结合后，各组元中的原子通过扩散增进结合强度。爆炸焊接满足压力焊接的三阶段理论，因此是一种特殊的压力焊[4]。