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銅包鋁復(fù)合材料及其制備方法

發(fā)布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司m.85978597.cn 更新時(shí)間:2015-11-30
銅包鋁線的制備工藝基本上均采用固相結(jié)合法,即通過(guò)塑性變形使兩金屬結(jié)合面接近到原子間距離,形成大量的結(jié)合點(diǎn),經(jīng)過(guò)擴(kuò)散熱處理,最終形成界面的牢固結(jié)合。

?銅或銅合金一直被視為同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體的首選材料,但銅資源比較稀少,價(jià)格較高。隨著復(fù)合技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,在保證導(dǎo)電性能的前提下采用復(fù)合技術(shù),用廉價(jià)的金屬部分替代銅以降低生產(chǎn)成本,顯然是一個(gè)合理的研發(fā)方向,其中銅包鋁復(fù)合線材是純銅材料的比較理想的替代品。銅包鋁線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:外層為純銅或紫銅,其厚度較小,芯部為鋁金屬。有線電視信號(hào)和移動(dòng)通信信號(hào)的頻率很高,一般在50~800?MHz,由于“集膚效應(yīng)”,高頻電流主要集中在導(dǎo)體的表面層傳輸,而且鋁本身也具有良好的導(dǎo)電性能,因而采用銅包鋁復(fù)合材料代替純銅或紫銅可以保證電纜的傳輸效率。鋁的價(jià)格低于銅,采用復(fù)合線材,可以節(jié)省我國(guó)較缺乏的銅資源;銅包鋁線的密度是純銅線的37%~40%,直接用作射頻電纜的內(nèi)導(dǎo)體可使其重量大幅度降低,便于運(yùn)輸、安裝,降低敷設(shè)費(fèi)用。實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果表明,與用純銅作內(nèi)導(dǎo)體的情形相比,在信號(hào)傳遞,特別是在高頻信號(hào)傳遞方面,由于導(dǎo)體的集膚效應(yīng),性能上相差很小。上海、深圳等地各有線電視臺(tái)已經(jīng)采用了用銅包鋁線作為內(nèi)導(dǎo)體的同軸電纜,實(shí)際應(yīng)用效果與純銅線沒(méi)有區(qū)別。此外,當(dāng)同軸射頻電纜用鋁管作外導(dǎo)體時(shí),采用銅包鋁線作為內(nèi)導(dǎo)體,可使其熱膨脹系數(shù)和彈性模量與鋁管相接近,從而提高了電纜使用的穩(wěn)定性和可靠性。因此,銅包鋁雙金屬層狀復(fù)合材料在信號(hào)傳輸和電力輸送等領(lǐng)域正在獲得?越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

銅包鋁線的制備工藝基本上均采用固相結(jié)合法,即通過(guò)塑性變形使兩金屬結(jié)合面接近到原子間距離,形成大量的結(jié)合點(diǎn),經(jīng)過(guò)擴(kuò)散熱處理,最終形成界面的牢固結(jié)合。工業(yè)上的制備方法主要有鑄造?擠壓法、靜液擠壓法、軋制壓接法和包覆焊接法等,但這些方法普遍存在界面結(jié)合差和表面處理困難等缺點(diǎn)。北京科技大學(xué)謝建新等人開(kāi)發(fā)了充芯連鑄復(fù)合法,這是一種適合于包覆材料熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于芯材的復(fù)合材料連鑄直接成形工藝,具有工藝流程短、所制備的坯料界面達(dá)到冶金結(jié)合、可實(shí)現(xiàn)大斷面復(fù)合坯料成形等優(yōu)點(diǎn)。這種新工藝的原理為:在連續(xù)鑄造外層金屬坯殼的同時(shí)充填芯部金屬;首先形成外層金屬材料銅的管狀坯殼,在坯殼溫度降低到一定程度時(shí)充填芯部金屬液,通過(guò)兩種元素間的相互擴(kuò)散或中間反應(yīng)將兩種金屬材料結(jié)合為一體.實(shí)現(xiàn)復(fù)合過(guò)程。實(shí)踐證明,該工藝可以實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化復(fù)合,克服了包覆成形制造工藝中芯材或包覆層預(yù)處理過(guò)程復(fù)雜、界面質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷。復(fù)合連鑄開(kāi)始時(shí),銅液充入結(jié)晶器中先凝固成銅管并通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)連續(xù)引出。隨后鋁液通過(guò)石墨芯管連續(xù)充入銅管中,通過(guò)結(jié)晶器的一次冷卻和噴水二次冷卻控制鋁的凝固過(guò)程以及銅鋁之間的界面反應(yīng),實(shí)現(xiàn)銅包鋁復(fù)合材料的連續(xù)制備。

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