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金屬復合板的軋制制備工藝

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金屬復合板的軋制制備工藝

發布日期:2020-08-11 作者: 點擊:

金屬復合板的軋制制備工藝




金屬復合材料的優異綜合性能使之成功走向市場,在諸多應用領域占有一席之地。如今,金屬復合材料已形成了年產量近5000噸、年產值近 20 億美元的工業部門,并且保持 5.9% 的年增長率。需求的迅速增長促進研發低成本、高效率地制備金屬復合材料的生產方法。


  軋制復合法是可以利用現有生產手段制備金屬復合板的有效方法。軋制復合法可分為熱軋復合法和冷軋復合法; 冷軋復合法中,又可分為等輥徑等輥速復合法和異步軋制復合法。


  1. 熱軋復合法。


  熱軋復合法是將待復合的金屬坯料加熱到一定溫度,對其施加大的壓下量進行軋制變形,在熱和力的同時作用下使不同金屬得以復合的一種工藝方法。相對于其他復合工藝,熱軋復合法的優點為: 軋制力較小,對軋機的要求不高; 工藝簡單,成本低; 界面結合牢固。缺點為: 當復合金屬為活性金屬(如Al,Ti)時,加熱時容易在界面形成脆性的金屬間化合物; 軋制時如沒有保溫措施,復合金屬板的長度受到限制; 復合板的厚度難以控制,生產一致性和穩定性差,多適合于生產厚的復合板材及板坯。

金屬復合板

  2. 等輥徑等輥速冷軋復合法。


  冷軋復合工藝可以結合清洗、刷面、熱處理等工藝組合成流水式生產成卷的復合材生產線,生產效率高。復合前,需借助化學或物理的方法清除板材受到污染的表面。冷軋采取一道次大變形率,以達到金屬的臨界變形率,實現兩層金屬原子之間的冶金結合,然后通過擴散熱處理實現金屬原子之間的進一步擴散,增強界面結合力。金屬表面在進行表面清理過程中會形成一層加工硬化層,在強烈的金屬塑性變形過程中,塑性差的硬化層會優先破裂露出底層新鮮的基體金屬。界面兩側的新鮮金屬在巨大的正壓力作用下通過硬化層的裂縫擠出并且相互接觸形成牢固的冶金結合。只有當金屬表面的裂口達到一定寬度時才能完成上述過程,所以金屬界面初結合需要較大的臨界變形率。


  由于等輥徑等輥速冷軋復合法要求較大的一次壓下率,這往往超過了一般軋機的承受能力。另外,隨著人們對材料性能要求的提高,層狀復合材料組分之間的性能差異越來越大,軋制復合難度也進一步增加?,F在的研究熱點是尋求降低軋制臨界變形率的方法。比如,開發出對基、復材采用不同的軋制溫度的異溫軋制復合技術,采用只對鋁層進行加熱的工藝完成了鈦/鋁復合板的試制。


  3. 異步軋制復合法。


  異步軋制具有以下特點: 上下軋輥對金屬板接觸表面的摩擦力方向相反,快速輥產生的摩擦力向前,慢速輥產生的摩擦力向后,在板材中間形成“搓軋區”; 單位壓力分布均勻,變化平緩; 對兩層金屬施加不同的張力,可以增強結合界面處的搓軋作用,而這種搓軋作用有利于降低軋制復合所需要的臨界變形力。因此,異步軋制復合法可以生產出復合強度高、表面光潔的冷軋復合薄板。


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