层状金属复合板制备技术_刘环

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1、层状金属复合板制备技术／刘环等·１３１·层状金属复合板制备技术刘环，郑晓冉（西安建筑科技大学冶金工程学院，西安７１００５５）摘要阐明了双金属复合板的发展意义，并按两种金属的不同状态将双金属复合板的制备方法分为３大类（固－固复合法、固－液复合法及液－液复合法）。介绍了层状金属复合板制造方法以及各种制造方法的特点，包括爆炸焊接法、轧制复合法、爆炸＋轧制、反向凝固、电磁连铸、钎焊热轧复合法、喷射沉积复合法、扩散焊接、离心铸造等。关键词金属层状复合板制备技术ＴｈｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＣｌａｄＭｅｔａｌｓＳｈｅｅｔＬＩＵＨｕａｎ，ＺＨＥＮＧＸ

2、ｉａｏｒａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５５）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｍｅａｎｉｎｇｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｌａｄｍｅｔａｌｓｓｈｅｅｔｉｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｔｅｏｆｍｅｔａｌｓ，ｔｈｅｂｉｍｅｔａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｌａｔｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ（ｓｏｌｉｄ－ｓｏｌｉｄｃｏｍｐｌ

3、ｅｘｍｅｔｈｏｄ，ｓｏｌｉｄ－ｌｉｑｕｉｄｃｏｍｐｌｅｘｍｅｔｈｏｄａｎｄｌｉｑｕｉｄ－ｌｉｑｕｉｄｃｏｍｐｌｅｘｍｅｔｈｏｄ）．Ｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇｔｈｅｃｌａｄｍｅ－ｔａｌｓｓｈｅｅｔａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｂｒｉｃａｔｅｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｅｘｐｌｏｓｉｖｅｗｅｌｄｉｎｇ，ｒｏｌｌｉｎｇｂｏｎｄｉｎｇ，ｅｘｐｌｏｓｉｖｅａｎｄｒｏｌｌｉｎｇ，ｉｎｖｅｒｓｉｏｎｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｈｙｄｒｏｍａｇ

4、ｎｅｔｉｃｃａｓｔｉｎｇ，ｂｒａｚｉｎｇｈｏｔ－ｒｏｌｌｅｄ，ｓｐｒａｙｄｅｐｏ－ｓｉｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｂｏｎｄｉｎｇ，ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃａｓｔｉｎｇ，ｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍｅｔａｌ，ｌａｙｅｒｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｌａｔｅ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ合。一般复合结束后要进行热处理，原子继续发生扩散，结０引言［５］合面继续扩大，使两种金属形成稳固结合。为了扩大结合当今世界，科技的高速发展和新产业、新技术的出现对面的面积，减少金属间化合物的生成，改善结合质量，防止由制造业提出了更高要求，在此形势下，制造

5、业以节能、节省资表面龟裂而引起的沿接口处大面积剥离，一般在结合面上加源为出发点，不断向制品轻量化、高性能化发展。随之人们工出０．０１～３ｍｍ的齿状［６］。目前国际上８０％的复合板都是对基础材料的要求也多样化、高级化。传统的单组元金属材用该法生产的。料或受自然资源局限，或因综合性能不足，难以满足制造业１．１．２爆炸焊接复合法的发展要求［１］。因此，设计和制备层状金属复合材料成为材爆炸焊接复合法是１９４４年美国人卡尔（Ｃａｒｌ）发明的。料科学与工程领域中一个重要的发展方向。层状金属复合爆炸焊接复合法［７－９］是在炸药高速引爆释放的高能量和冲击板材是由两种或两种以上

6、的金属材料利用各自的性能优势作用下，使金属板的待复合面发生塑性变形，并碰撞实现焊进行分层组合而形成的一类复合板材［２］。接的方法。层状金属复合板的复合方法很多，按金属组元的复合状爆炸焊接复合法的优点是：（１）工艺简单，不要求复杂的态主要分３大类，有固－固复合法、液－固复合法和液－液复合设备，能源丰富，成本较低；（２）应用广泛，特别适用于性质法［３］。（熔点、强度、热膨胀系数等）相差较大的合金和金属，如铝／铜、铅／钢等２６０多种金属和合金［１０］，同时适用于生产双层、１层状金属复合板的制备技术［１１］多层和夹层金属复合板；（３）爆炸复合灵活性强，产品的尺寸形状不

7、受设备的限制［１２］。爆炸复合法的缺点是：（１）复合１．１固－固复合法１．１．１轧制复合法界面呈波浪形，存在碳的迁移，机械强度低，复合表面质量轧制复合法［４］又称为轧焊法。其原理是在轧机的轧制差，可控制性能差；（２）复合板的厚度和质量受到限制，不能压力作用下，两种金属待复合表面发生塑性变形，表面金属生产较薄的板坯，不能进行连续生产；（３）受气候影响较大，层破裂。随后，洁净而活化的金属层从破裂的金属表面露爆炸产生的噪音与污染对周围环境影响较大，因此要在远离出，原子高度扩散从而使组元间形成原子键合和榫扣结合的居民区进行。冶金结合。轧制复合法的工艺流程是将待复合金属

8、板表面１．１．３爆炸＋轧制复合法适当清