金屬層狀復(fù)合材料加工方法

發(fā)布日期：2014-08-12 10:26:03

金屬層狀復(fù)合材料的加上方法有很多種，生產(chǎn)中常用的金屬層狀復(fù)合材料的加工技術(shù)如圖1所示[1]。若按金屬組元的狀態(tài)則可分為三大類[1]，即固-固相復(fù)合法，液-固相復(fù)合法和液-液相復(fù)合法。固-固相復(fù)合法包括爆炸復(fù)合法、軋制復(fù)合法、爆炸焊接+軋制復(fù)合法、擴(kuò)散復(fù)合法等；液-固相復(fù)合法包括復(fù)合澆注法、反向凝固 法、釬焊法、鑄軋法等；液-液相復(fù)合法有電磁連鑄法等。
1.1 軋制復(fù)合法
　　軋制復(fù)合法是在軋機(jī)的強(qiáng)大壓力作用下，使待復(fù)合的兩金屬表面氧化層破碎，并在整個金屬截面內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，潔凈活化的新鮮金屬在壓力作用下形成平面狀的冶金結(jié)合[2]，如圖2所示。根據(jù)軋制復(fù)合時是否加熱可以分為熱軋復(fù)合和冷軋復(fù)合。熱軋復(fù)合法是將覆蓋材料和基體現(xiàn)實裝在一起，周邊進(jìn)行焊合，然后熱軋使之復(fù)合。冷軋復(fù)合近年發(fā)晨較快，這種方法生產(chǎn)成本低，適合批量生產(chǎn)。且能生產(chǎn)較大長度、寬度的制品，但此方法的軋制工藝尚不成熟，往往需要后續(xù)處理，且軋制變形大．對軋機(jī)功率要求高。
與單金屬軋制比較，該法必須施以大的道次壓下量，特別是初次道次壓下量必須達(dá)到一定臨界值。軋制復(fù)合工藝一般包括三個步驟[3]：表面處理、軋制復(fù)合和擴(kuò)散退火。軋制復(fù)合工藝控制的關(guān)鍵是初次道次壓下量和擴(kuò)散熱處理制度的確定。初次道次壓下量過低則難以實現(xiàn)復(fù)合，軋制變形量過大，則塑性較低的復(fù)合層容易破裂。而且變形對復(fù)合板的結(jié)合性能和后續(xù)加工性能也有重要影響。軋制后的退火促進(jìn)界面元素擴(kuò)散，使軋制復(fù)合時形成的點結(jié)合轉(zhuǎn)變成面結(jié)合，在結(jié)合面兩側(cè)形成一定深度的互擴(kuò)散層，提高界面的結(jié)合強(qiáng)度，但退火溫度過高和時間過長時，因界面中間相的形成使界面強(qiáng)度降低。爆炸復(fù)合法
軋制復(fù)合可以進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品尺寸精確，各組元的厚度均勻，性能穩(wěn)定，適于軋制復(fù)合的金屬非常多，而且生產(chǎn)成本低、效率高，易于實現(xiàn)人規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。但軋制復(fù)合往往需要進(jìn)行表面處理和退火強(qiáng)化處理等工藝。軋件易邊裂，易形成脆性金屬化合物，且道次軋制變形量大，需要大功率的軋機(jī)。
1.2 爆炸復(fù)合法
　　爆炸焊接[4]是利用炸藥爆炸所產(chǎn)生的能量作為能源，使覆板碰向基板，在雙金屬間產(chǎn)生瞬間高溫和高壓，在被焊接的金屬間形成牢固結(jié)合的一種焊接方法。爆炸焊接的界面具有金屬的塑性變形、熔化、擴(kuò)散等特征。其工藝示意圖[3]如圖所示。爆炸焊接以前被認(rèn)為是壓力焊，熔化焊，擴(kuò)散焊“三位一體”的焊接技術(shù)。但進(jìn)一步研究表明，爆炸焊接是一種特殊的壓力焊接。它符合壓力焊接過程的三階段：第一階段是物理接觸的形成階段，雙金屬的原子依靠塑性變形在整個接觸面上相互接近到能引起物理作用或化學(xué)作用的距離。第二階段是接觸表面化學(xué)相互作用階段，雙金屬接觸表面激活并形成化學(xué)鍵，實現(xiàn)雙金屬間的結(jié)合。第三階段是擴(kuò)散階段，雙金屬在完成物理接觸實現(xiàn)初步結(jié)合后，各組元中的原子通過擴(kuò)散增進(jìn)結(jié)合強(qiáng)度。爆炸焊接滿足壓力焊接的三階段理論，因此是一種特殊的壓力焊[4]。