复合材料制备与加工论文

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1、铜包铝线的制备与加工陈强（材料科学与工程学院材硕1302班陈强学号s20130360）摘要:介绍了铜包铝线材的起源与发展，国内外生产铜包铝线的加工工艺方法，探讨了铝线镀铜法、轧制压接法、静液挤压法、填芯连铸复合法、包覆焊接法、复合坯料常规挤压法和连续挤压法等的可行性与优缺点，以及浅谈了对其感兴趣理由和感想。关键词:铜包铝线；铝线镀铜法；轧制压接法；静液挤压法；填芯连铸复合法；复合坯料常规挤压法；包覆焊接法；连续挤压法。引言由于铜的资源非常匮乏和高频信号传输的趋肤效应，综合铜的优良导电性和铝的重量轻等优点，研究将铜层包覆在铝芯线周围，

2、开发了具有导电性好、密度小、质地软、耐蚀好、易钎焊、价低廉的铜包铝复合金属线。铜包铝线的起源与发展外层为纯铜或者紫铜、芯部为铝的复合线材称为铜包铝复合线材，铜包铝线最早由德国于20世纪30年代推出，随后英国、美国、法国、前苏联等国也相继采用不同方法进行生产，其铜／铝厚度比一般为15％。有线电视信号和移动通信信号的频率很高，一般在50～800MHz左右，由于“集肤效应”，高频传输电流主要集中在导体的表面层，而且铝也具有较好的导电性能，因而采用铜包铝复合线代替纯铜或紫铜可以保证这类电缆的传输效率。铜包铝线电缆具有密度小、价格低、稳定性和

3、可靠性较高等优点。我国是CATV用户最多的国家，随着信息产业的迅速发展，有线电视8网络将不断兴建或更新，并将发展有线电视、电话和计算机三网合一的网络，因此采用优质的铜包铝线来代替纯铜线制造同轴电缆将具有广阔的应用前景。目前生产铜包铝复合线的工艺方法主要有轧制法、包覆焊接法、静液挤压法等。这些方法基本上都属于固相结合法，即通过塑性变形使结合面接近到原子间距离，形成大量的结合点，再通过扩散热处理最终形成界面的牢固结合。这些方法存在的共同问题是对坯料的清洁度要求很高，而且在加工过程中容易产生界面局部开裂、包覆层或芯材断裂等现象，造成成品率

4、和电导率降低。为了提高生产效率、降低生产成本，近年来有研究者采用现代连续铸造技术加工铜包铝复合线，其中比较成功的方法是CFC法和双结晶器法。铜包铝线的制备与加工铜包铝线的制备工艺必须确保两金属结合面接近到原子距离，而后经扩散热处理，最终形成界面的牢固结合。目前采用的工艺方法主要有：铝线镀铜法、轧制压接法、静液挤压法、填芯连铸复合法、包覆焊接法和反向凝固连铸造法等。1.铝线镀铜法较早应用于工业生产的方法是铝线镀铜法。它是在铝芯线表面电镀铜层以获得铜包铝线的方法。这种方法较为简便便．但镀层的成分不纯、脆性大，并且镀铜层与铝芯线往往不同心

5、，难以满足同轴电缆的使用要求，目前此方法已经淘汰。2.轧制压接法轧制压接法就是将经过清洗并加热的2根铜带分别从上下2个方向包覆铝芯线，利用轧辊施加的压力将铜带与铝芯线压接在一起，然后将铜带接缝的2个凸耳切除形成线坯。将制成的线坯进行拉拔获得所需直径的线材，再通过热处理赋予线材所需性能。这种方法具有产品质量好、生产效率高及环保好等优点，但工艺复杂，工序较多，轧压设备投资大，因而生产成本较高。3.静液挤压法8静液挤压法，它是一种特殊的润滑挤压工艺，制备铜包铝线材的基本原理是将大直径紫铜管坯和纯铝棒坯制成的复合坯料经静液挤压获得线坯，利用

6、高静水压力和大加工变形率作用实现铜、铝之间的冶金结合阵。静液挤压的工艺特点为：在挤压过程中，坯料周围充满粘性介质，压力通过介质作用到坯料上，坯料受到均匀的等静水压力，在挤压过程中没有镦粗变形，与挤压筒、挤压轴没有接触，变形区与挤压模之间的摩擦控制在最小范围内，因此从表层到芯部都能保持较均匀变形。由于静液挤压过程中可以实现坯料变形内外一致性，挤压过程中坯料不与模具接触产生摩擦抗力，以及静液挤压特有的大加工率，能够保证铜铝复合界面具有良好的结合强度。其制各工艺流程为：铜管定尺下料→端头旋锥→退火→内外表面清洗→铝棒定尺下料→车锥→表面碱

7、洗→净化处理→铜管与铝棒压装成组合坯料→坯料尾部密封→坯料表面涂层处理→静挤压成线坯采用静液挤压法有利于解决沿制品长度方向包覆层厚度不均匀的问题。由于包覆层与芯部的复合是在高压塑性变形条件下进行的，可以获得高质量的复合界面。静液挤压与其他挤压方法比较，静液挤压可以在室温或较低温度下实现大变形挤压，因此适合在高温下容易形成金属间化合物的复合材料的成形。静液挤压成形法的主要缺点是，生产效率低，成本较高，不适合于复杂断面形状材料的包覆等缺点。1.包覆焊接法包覆焊接法首先对铜带和铝芯线进行彻底清洗，放入包覆焊接箱中，铜带在多对垂直成形轮和水

8、平成形轮的作用下，使铜带沿纵向逐步形成圆管状同时包覆的铝芯线周围。采用氩弧焊将铜管的纵缝焊接起来形成线坯。将线坯送入拉丝机中，进行多道次拉丝模拉拔和热处理，实现了铜、铝界面良好的固相冶金结合，获得规格直径和力学性能的导线。其工艺流程：