[发明专利]固态铜材固液复合及轧制组合制备双金属复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于双金属复合材料的制备领域，具体是一种铜材固液复合铸造及轧制组合 制备双金属复合材料的方法，即一种通过固液复合铸造后轧制组合工艺制备双金属复合 材料的方法。

背景技术

随着现代工业技术的发展，对材料综合性能的要求越来越高，在很多工况条件下， 单一组元的金属材料已经很难满足要求。因此，研究和制备新型复合材料成了材料科学 与工程领域的一个重要发展方向。双金属复合材料是通过各种复合技术使两种性能不同 的金属复合在一起而制备的一种新型复合材料。与单一组元的金属材料相比，双金属复 合材料可以综合利用两种金属材料各自的物理化学特性，获得单一组元金属不能同时具 有的综合性能，可以较好地满足工业与科技的快速发展对于材料越来越高的要求。相比 于单一金属材料，其优点具体表现在以下三个方面：(1)优良的综合性能；(2)良好的 经济效益；(3)广泛的可设计性。铜材由于其优良的导电、导热性能，以及良好的力学 性能，已经被广泛的开发和应用于个工业领域中。经调研发现，铜材与其他材料之间复 合制备的双金属材料同样受到了越来越多的重视。如铜铝双金属复合材料综合了铜合金 的高导电性能、高导热性能、低接触电阻以及铝的质轻、耐蚀等优点。铜铝双金属复合 材料可以在减轻40％重量的前提下达到和铜材相差无几的高导电、导热率，同时价格只 有铜材的60％。铜铝双金属复合材料已广泛应用于电力、电子、电器、汽车、能源等领 域。另外，随着经济建设的快速发展，我国已经成为世界上最大的铜产品生产国也是最 大的铜资源进口国，每年需要进口大量的铜资源，铜价格的不断上升影响了国内企业的 经济效益。同类别双金属复合材料的使用可以很好优化资源配置，提高经济效益，具有 非常广阔的应用前景。

使用传统焊接方法制备双金属复合材料时，由于铜合金和铝合金之间物理性能如熔 点、比热容、线膨胀系数等相差很大，同时两种金属的导热性都很好，所以焊接过程中 经常出现氧化夹渣、吸气、热裂、成分偏析等一系列的问题。经对现有技术的检索发现， 除焊接方法外铜铝间复合常见的方法按照材料状态的不同可以分为固液复合、固固复合 及液液复合。对于固固连接方法，如轧制，生产效率较高，不过由于铜和铝在大气环境 下都非常容易氧化，尤其是高温条件下，两种金属之间都会形成致密的氧化膜，氧化膜 的存在会严重阻碍两种金属之间的相互作用，恶化连接质量，不容易形成良好的冶金结 合。对于液液连接则经常受到设备的限制，对于材料的外形、尺寸都有非常严格的要求， 这也在一定程度上限制了铜铝双金属材料的推广和应用。固液复合受外形条件约束小、 工艺设备要求简单，不过浇注温度较高时容易在界面上生成较厚的中间化合物，影响铜 铝双金属复合材料的结合强度和物理性能。每一种方法都有其特有的优势，但又有一定 的局限性。

进一步对现有技术检索发现，研究人员开始通过两种复合方法组合在一起制备铜铝 双金属复合材料以克服单一方法的不足。中国专利CN101364459A公布了一种铜包铝母 线排的生产方法及设备。该技术利用挤压和热轧组合的方法制备铜铝双金属复合材料， 不过由于是利用两种固固连接方法，而且为了避免氧化膜的影响，在热处理过程中引入 了惰性气体保护，对于设备及制备条件要求较高。中国专利CN101465171A公布了一种 包覆焊接及轧制连续制作铜包铝母线排的方法。该技术利用包覆焊接及轧制组合的方法 制备了铜铝双金属复合材料，不过，同样的利用两种固固连接方法，而且为了避免氧化 膜的影响，在热处理过程中引入了惰性气体保护，对于设备及制备条件要求较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种固态铜材固液复合及轧制组 合制备双金属复合材料的方法，解决现有复合技术连接铜材和其它材料时经常导致 结合区域形成氧化夹渣、吸气、热裂、成分偏析的问题，同时解决氧化膜和中间化合物 的存在严重影响两种金属之间的相互作用以及双金属复合材料的性能较低等一系列的 问题，使两种合金之间形成冶金结合，具有优良的力学性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种固态铜材固液复合及轧制组合制备双金属复合材料的方法，所述方 法包括固液复合铸造制备双金属轧制坯料的步骤、轧制所述坯料制备双金属复合材料的 步骤。

优选地，固液复合铸造制备双金属轧制坯料的步骤具体包括：

处理预置：对待连接固态铜预置材料进行表面处理，处理后预置在模具型腔内；