銅鋁復(fù)合材料探究發(fā)展和現(xiàn)狀

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1、銅鋁復(fù)合材料探究發(fā)展和現(xiàn)狀　　摘要：銅/鋁復(fù)合材料是一種的新型復(fù)合材料，這種復(fù)合材料集中了銅和鋁兩種材料的優(yōu)點(diǎn)特性，即它不但具有導(dǎo)電導(dǎo)熱率高、接觸電阻低及外表美觀等銅的優(yōu)點(diǎn)，還兼具有質(zhì)輕耐腐等鋁的優(yōu)點(diǎn)。本研究介紹了銅/鋁復(fù)合材料的界面結(jié)合機(jī)理、發(fā)展以及應(yīng)用的研究現(xiàn)狀。關(guān)鍵詞：銅＼鋁復(fù)合材料應(yīng)用界面伴隨日新月異的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提高，人們對(duì)材料的性能有了越來(lái)越高的需求，甚至提出了極其苛刻的使用條件，如某些在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，就需要在不影響材料使用性能的前提下，盡量減少稀貴金屬的消耗，以達(dá)到降低成本的目的。而很多情況下，單一組元材料很難滿足人們對(duì)材料綜合性能的需求，復(fù)合材料則不同，它們很好地克服

2、了單一組元材料在性能上的先天不足，綜合了不同組元材料的物理及化學(xué)性能，尤其是兼顧到不同材料的價(jià)格差異，以求獲得價(jià)格上的互補(bǔ)，降低生產(chǎn)成本，提高工業(yè)生產(chǎn)的效益。因此，充分利用不同組元材料的優(yōu)異性能，對(duì)其進(jìn)行合理的材料設(shè)計(jì)復(fù)合材料，使其不但表現(xiàn)出更好的綜合性能而且兼具價(jià)格低廉的特點(diǎn)，是我們合理利用材料的巨大進(jìn)步。1、銅＼鋁軋制復(fù)合的界面結(jié)合機(jī)理6軋制復(fù)合方法主要是把兩種金屬板相互接觸，在軋機(jī)的壓力作用下使金屬?gòu)?fù)合的方法，早在20世紀(jì)50年代就有了熱軋復(fù)合法，因具有設(shè)備少、成本低、效率高的特性，目前正逐漸成為大規(guī)模金屬?gòu)?fù)合材料生產(chǎn)的加工方法。軋制復(fù)合主要有熱軋復(fù)合和冷軋復(fù)合兩種方式，前者是把覆蓋材料

3、和基體迭放，焊合兩者周邊，進(jìn)行熱軋使其復(fù)合；冷軋復(fù)合則利用軋機(jī)的壓力將金屬?gòu)?fù)合，比較適用于銅鋁等強(qiáng)度較低的情況。界面結(jié)合機(jī)理和軋制過(guò)程中金屬的氧化問(wèn)題，是決定復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素。一般情況下，軋制復(fù)合的界面結(jié)合機(jī)理會(huì)隨復(fù)合材料的不同而不同。6目前，對(duì)于銅鋁軋制復(fù)合的界面結(jié)合機(jī)理，國(guó)內(nèi)外主要存在以下幾種理論假說(shuō)。（1）再結(jié)晶理論：此理論可以很好地解釋熱處理過(guò)程中的恢復(fù)再結(jié)晶的組織變形，在金屬的共同變形過(guò)程中，在變形熱的作用下，接觸區(qū)會(huì)因出現(xiàn)局部高溫而兩金屬邊界的晶格原子得以再次排列，形成同屬于兩種金屬的共同晶體，致使彼此接觸的兩種金屬結(jié)合在一起。（2）金屬鍵理論：金屬鍵主要存在金屬之中，是化學(xué)

4、鍵的一種。因?yàn)殡娮拥淖杂蛇\(yùn)動(dòng)，金屬鍵沒(méi)有固定的方向，是一種非極性鍵，此外，金屬鍵具有金屬一些的特性。此種理論利用原子力機(jī)理來(lái)解釋金屬的復(fù)合，當(dāng)兩金屬原子不斷靠近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生引力作用，并隨著距離的逐漸靠近，引力也將不斷增大，當(dāng)兩種金屬原子間距大約是正常原子間距的兩倍時(shí)，原子之間引力達(dá)到最大值，在強(qiáng)大的引力作用下金屬實(shí)現(xiàn)復(fù)合的。（3）能量理論：此理論認(rèn)為兩種金屬彼此接觸時(shí)，除了金屬原子接近晶格參數(shù)的數(shù)量級(jí)，還需要具備實(shí)現(xiàn)結(jié)合的最低能量才能結(jié)合。（4）擴(kuò)散理論：金屬熱軋復(fù)合過(guò)程中，由于高溫產(chǎn)生變形熱使金屬接觸區(qū)溫度升高，所以金屬原子得以獲得充足的能量，激活了金屬原子，金屬原子相互擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)金屬間的結(jié)

5、合。（5）位錯(cuò)理論：這種理論認(rèn)為雙金屬的結(jié)合過(guò)程即接觸區(qū)金屬的塑性流動(dòng)的結(jié)果。當(dāng)兩種金屬產(chǎn)生協(xié)調(diào)一致的塑性變形時(shí)，位錯(cuò)遷移到金屬接觸表面，使表面的氧化膜破裂，形成了只有一個(gè)原子間距高度的小臺(tái)階。（6）薄膜理論：不同于擴(kuò)散理論，薄膜理論適用于冷軋復(fù)合，兩種金屬是在軋制壓力作用下發(fā)生塑性變形，致使接觸表面的氧化膜破裂，在組元層金屬的原子達(dá)到晶格常數(shù)的距離后，形成共用的電子層，兩種金屬逐漸緊密結(jié)合?？偠灾?，軋制復(fù)合法的基本機(jī)理是：兩層或多層金屬板在軋制壓力的作用下產(chǎn)生塑性變形，表面金屬層會(huì)逐漸破裂，隨后露出潔凈而活化的金屬，金屬板面之間就形成冶金結(jié)合，最后通過(guò)后續(xù)熱擴(kuò)散進(jìn)一步強(qiáng)化和穩(wěn)固界面結(jié)合。對(duì)

6、于鋼和鋁，在軋制復(fù)合過(guò)程中存有多種結(jié)合機(jī)理，其復(fù)合主要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程：銅鋁表面的物理接觸階段，實(shí)現(xiàn)表面氧化膜的破裂，接觸表面的激活階段，完成金屬接觸點(diǎn)點(diǎn)結(jié)合以及擴(kuò)散階段，達(dá)到金屬面面復(fù)合，在下一步的退火過(guò)程中，接觸面面原子被激活擴(kuò)散，進(jìn)一步提高復(fù)合質(zhì)量。62、銅＼鋁復(fù)合材料的加工方法國(guó)內(nèi)外針對(duì)銅鋁復(fù)合材料有多種加工方法，主要有液態(tài)復(fù)合和固態(tài)復(fù)合兩大類。前者采用直接澆入技術(shù)以及熱噴涂技術(shù)。直接澆入技術(shù)是把一種熔融態(tài)的金屬直接澆入另一種金屬的內(nèi)壁或者外壁，實(shí)現(xiàn)不同金屬的復(fù)合。而熱噴涂技術(shù)則是把熔融態(tài)的一種金屬噴涂在另外一種金屬的表面上，實(shí)現(xiàn)兩者的結(jié)合。固態(tài)復(fù)合法主要有爆炸復(fù)合、軋制復(fù)合、擠壓復(fù)合等。

7、爆炸復(fù)合法是把準(zhǔn)備好的復(fù)板放置在基板之上，并在復(fù)板上提前放置一層炸藥，利用炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)超高壓和能量，使復(fù)板和基板在碰撞點(diǎn)瞬間達(dá)到高達(dá)106～l07/s的應(yīng)變速率和104MPa的高壓，從而實(shí)現(xiàn)金屬層間的固態(tài)冶金結(jié)合。因?yàn)榧虞d壓力和界面高溫持續(xù)時(shí)間非常短，復(fù)合區(qū)的厚度一般在幾十微米內(nèi)，可以有效防止不同組元金屬之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此這種方法適宜于大部分金屬對(duì)之間的復(fù)合。擠壓復(fù)合法的基本原理是一部