一種金屬層狀復(fù)合材料多頭套管拉拔復(fù)合制備方法，屬于金屬層狀復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。其特征是，將金屬套管包套2根或2根以上異種金屬線材、室溫下單道次拉拔預(yù)復(fù)合、快速加熱、單道次或多道次控溫拉拔冶金復(fù)合與表面金屬套管層去除相結(jié)合，制備高質(zhì)量、各組成金屬的軸線相互平行而非重合的特種金屬層狀復(fù)合材料。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)了特種金屬層狀復(fù)合材料的短流程高效制備，具有復(fù)合材料的復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度高、擴(kuò)散層薄、產(chǎn)品規(guī)格靈活、原材料組合自由度大、產(chǎn)品質(zhì)量和性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于復(fù)合界面易生成金屬間化合物的特種金屬層狀復(fù)合材料以及難加工特種金屬層狀復(fù)合材料的制備，滿足了各行各業(yè)對特種金屬層狀復(fù)合材料的急需。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】，屬于金屬層狀復(fù)合材料制備
。其特征是，將金屬套管包套2根或2根以上異種金屬線材、室溫下單道次拉拔預(yù)復(fù)合、快速加熱、單道次或多道次控溫拉拔冶金復(fù)合與表面金屬套管層去除相結(jié)合，制備高質(zhì)量、各組成金屬的軸線相互平行而非重合的特種金屬層狀復(fù)合材料。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)了特種金屬層狀復(fù)合材料的短流程高效制備，具有復(fù)合材料的復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度高、擴(kuò)散層薄、產(chǎn)品規(guī)格靈活、原材料組合自由度大、產(chǎn)品質(zhì)量和性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于復(fù)合界面易生成金屬間化合物的特種金屬層狀復(fù)合材料以及難加工特種金屬層狀復(fù)合材料的制備，滿足了各行各業(yè)對特種金屬層狀復(fù)合材料的急需。【專利說明】
本專利技術(shù)屬于金屬層狀復(fù)合材料制備
，具體涉及。 技術(shù)背景 金屬層狀復(fù)合材料是利用復(fù)合制備技術(shù)使2種或2種以上物理、化學(xué)或力學(xué)性能不同的金屬在界面上實(shí)現(xiàn)牢固結(jié)合而制備的一種新型材料。盡管金屬層狀復(fù)合材料的各層金屬保持了各自原有的特性，但其物理、化學(xué)、力學(xué)等性能明顯優(yōu)于單一金屬，具有較高的強(qiáng)度、耐蝕性和良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、導(dǎo)磁等性能，在航空、航天、石油、化工、汽車、電力、電子、國防軍工以及日常生活等領(lǐng)域用途廣泛。因此，近年來金屬層狀復(fù)合材料的制備受到了世界各國的普遍重視。 傳統(tǒng)的金屬層狀復(fù)合材料制備方法主要包括復(fù)合擠壓法、軋制壓接法、套管拉拔法、電鍍法、熱浸鍍法、連續(xù)鑄造法、鑄拉法、充芯連鑄法、雙結(jié)晶器連鑄法等。前三種屬于固相復(fù)合方法，其金屬來源易于控制，設(shè)備及工藝比較簡單，已成為目前金屬層狀復(fù)合材料的一種主流生產(chǎn)方法；后五種屬于液相-固相復(fù)合方法，具有短流程、高效率、節(jié)能降耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)，但其復(fù)合金屬的界面質(zhì)量較難控制，且需要專用設(shè)備；電鍍法屬于電化學(xué)方法，因存在環(huán)境污染等問題，推廣應(yīng)用受到一定的限制。 套管拉拔法是目前制備金屬層狀復(fù)合材料的一種主要拉拔法，通過利用金屬管坯包套相應(yīng)尺寸的異種金屬棒坯，制成包套復(fù)合坯料，經(jīng)室溫拉拔獲得界面為機(jī)械結(jié)合、內(nèi)外金屬的軸線重合的雙金屬層狀復(fù)合線材。與擠壓法和軋制法相比，采用拉拔法制備金屬層狀復(fù)合材料具有工藝簡單、設(shè)備投資小、操作簡便、成本低等優(yōu)勢；但是，由于傳統(tǒng)的拉拔法制備金屬層狀復(fù)合材料時，一般道次變形程度及壓力都較小，而且通常在室溫下進(jìn)行，故制備的金屬層狀復(fù)合材料往往需要進(jìn)行后續(xù)長時間擴(kuò)散退火處理，以便實(shí)現(xiàn)良好的界面結(jié)合，存在著能源消耗大，復(fù)合界面的結(jié)合質(zhì)量難以控制、界面擴(kuò)散層較厚、界面易生成金屬間化合物，產(chǎn)品的質(zhì)量和性能難以滿足使用要求，以及兩種金屬之間加工硬化速率差別大、塑性變形協(xié)調(diào)困難，兩種金屬難以同步變形、拉拔易斷線，成材率低等問題。 特別是，隨著近年來國民經(jīng)濟(jì)高新技術(shù)和國防軍工等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對各組成金屬的軸線相互平行而非重合的特種金屬層狀復(fù)合材料(如橫截面類似扇形圖的金屬層狀復(fù)合材料)提出了使用需求，而采用現(xiàn)有的液相-固相復(fù)合方法、電鍍法以及復(fù)合擠壓法、軋制壓接法無法制備此類特種金屬層狀復(fù)合材料。當(dāng)采用傳統(tǒng)拉拔法時，2根或2根以上金屬線材并列緊貼直接通過拉拔模具發(fā)生變形后，由于無外加約束，變形后的線材各自間會發(fā)生分離，無法實(shí)現(xiàn)界面結(jié)合，從而仍然難以制備此類特種金屬層狀復(fù)合材料。 因此，亟待開發(fā)一種短流程高效的特種金屬層狀復(fù)合材料制備方法，滿足各行各業(yè)的應(yīng)用急需。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)通過將2根或2根以上異種金屬線材同時平行放入同一金屬套管內(nèi)，使異種金屬線材在金屬套管的約束下通過模具進(jìn)行熱拉拔變形，利用高溫下金屬易實(shí)現(xiàn)大的塑性變形和線材界面處原子容易發(fā)生擴(kuò)散的特點(diǎn)，以及同時利用金屬套管約束解決多根金屬線材直接拉拔復(fù)合時線材出模后因無約束而發(fā)生分離的問題，實(shí)現(xiàn)異種金屬線材界面的冶金結(jié)合(該方法簡稱為“多頭套管拉拔復(fù)合法”)，從而制備出高質(zhì)量的、各組成金屬的軸線相互平行而非重合的特種金屬層狀復(fù)合材料。本專利技術(shù)的目的在于提供，解決采用目前的方法難以短流程、高效制備各組成金屬的軸線相互平行而非重合的特種金屬層狀復(fù)合材料的問題，尤其特別適用于難加工異種金屬線材的拉拔復(fù)合成形。 ，包括如下步驟:(1)表面處理:在室溫下對表面清潔處理后的金屬套管的內(nèi)表面和金屬線材的表面進(jìn)行打磨處理；(2)多頭套管復(fù)合:在室溫下將2根或2根以上金屬線材同時平行放入同一金屬套管內(nèi)，獲得組合還料；(3)室溫預(yù)拉:對組合坯料進(jìn)行室溫單道次拉拔，實(shí)現(xiàn)預(yù)復(fù)合，拉拔變形率為59Γ20%，獲得金屬線材之間以及與金屬套管之間局部初步緊密貼合的預(yù)復(fù)合坯料；(4)快速加熱:在氫氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下，將預(yù)復(fù)合坯料放入爐內(nèi)溫度已達(dá)到拉拔溫度的離線電阻爐中加熱并保溫3?5min，或者采用離線或在線電流加熱裝置或感應(yīng)加熱裝置在2?1s內(nèi)將預(yù)復(fù)合坯料加熱至拉拔溫度，同時對模具也進(jìn)行加熱并保持其溫度為拉拔溫度；(5)控溫拉拔:緊接著將快速加熱后的預(yù)復(fù)合坯料穿過加熱并保溫的模具，進(jìn)行單道次或多道次控溫拉拔，拉拔道次變形率為109Γ50%，制備得到表面為金屬套管層的特種金屬層狀復(fù)合材料；(6)套管去除:采用機(jī)加工或化學(xué)腐蝕的方法，去除特種金屬層狀復(fù)合材料表面的金屬套管層，獲得特種金屬層狀復(fù)合材料。 所述金屬可以是純金屬、合金或金屬復(fù)合材料，可以是鑄態(tài)、加工態(tài)或退火態(tài)。 所述2根或2根以上金屬線材中至少一根金屬線材為異種金屬線材。 所述組合坯料的金屬套管外表面和所述模具入口區(qū)涂覆石墨乳潤滑劑。 所述拉拔溫度為所述金屬套管和所述金屬線材中熔點(diǎn)最低金屬的熔點(diǎn)(單位是K)的 0.2^0.9 倍。 所述控溫拉拔過程中可以通入氫氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w進(jìn)行保護(hù)。 所述特種金屬層狀復(fù)合材料為各組成金屬的軸線相互平行而非重合的金屬層狀復(fù)合材料。 可以根據(jù)需要保留所述特種金屬層狀復(fù)合材料表面的所述金屬套管層。 本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，利用多頭套管拉拔復(fù)合法可以實(shí)現(xiàn)各組成金屬的軸線相互平行而非重合的特種金屬層狀復(fù)合材料(如橫截面類似扇形圖的金屬層狀復(fù)合材料)的短流程、近終形、高效制備，成形方法工藝簡單、實(shí)施方便、生產(chǎn)效率高、應(yīng)用范圍廣、易于實(shí)現(xiàn)自動化和批量化生產(chǎn)，具有復(fù)合材料的復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度高、擴(kuò)散層薄、產(chǎn)品規(guī)格靈活、原材料組合自由度大、產(chǎn)品質(zhì)量和性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于復(fù)合界面易生成金屬間化合物的特種金屬層狀復(fù)合材料以及難加工特種金屬層狀復(fù)合材料的制備，滿足了各行各業(yè)對特種金屬層狀復(fù)合材料的急需。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1為本專利技術(shù)的金屬層狀復(fù)合材料多頭套管拉拔復(fù)合制備工藝流程圖。 【具體實(shí)施方式】 以下結(jié)合實(shí)施例對本專利技術(shù)進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本專利技術(shù)保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以根據(jù)上述本專利技術(shù)的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。 實(shí)施例1:在室溫下對表面清潔處理后的I根退火態(tài)T2純銅套管(尺寸Φ8Χ Imm)的內(nèi)表面和I根退火態(tài)純銅線材(直徑Φ2.9mm)、I根拉拔態(tài)純鋁線材(直徑Φ2.9mm)的表面進(jìn)行砂輪打磨處理；在室溫下將純銅線材和純鋁線材同時平行放入純銅套管內(nèi)，獲得組合坯料；在純銅套管外表面和模具入口區(qū)涂覆石墨乳潤滑劑，對組合坯料進(jìn)行室溫單道次拉拔，實(shí)現(xiàn)預(yù)復(fù)合，拉拔變形率為10%，獲得純銅線材、純鋁線材之間本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種金屬層狀復(fù)合材料多頭套管拉拔復(fù)合制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）表面處理：在室溫下對表面清潔處理后的金屬套管的內(nèi)表面和金屬線材的表面進(jìn)行打磨處理；（2）多頭套管復(fù)合：在室溫下將2根或2根以上金屬線材同時平行放入同一金屬套管內(nèi)，獲得組合坯料；（3）室溫預(yù)拉：對組合坯料進(jìn)行室溫單道次拉拔，實(shí)現(xiàn)預(yù)復(fù)合，拉拔變形率為5%~20%，獲得金屬線材之間以及與金屬套管之間局部初步緊密貼合的預(yù)復(fù)合坯料；（4）快速加熱：在氫氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下，將預(yù)復(fù)合坯料放入爐內(nèi)溫度已達(dá)到拉拔溫度的離線電阻爐中加熱并保溫3～5min，或者采用離線或在線電流加熱裝置或感應(yīng)加熱裝置在2～10s內(nèi)將預(yù)復(fù)合坯料加熱至拉拔溫度，同時對模具也進(jìn)行加熱并保持其溫度為拉拔溫度；（5）控溫拉拔：緊接著將快速加熱后的預(yù)復(fù)合坯料穿過加熱并保溫的模具，進(jìn)行單道次或多道次控溫拉拔，拉拔道次變形率為10%~50%，制備得到表面為金屬套管層的特種金屬層狀復(fù)合材料；（6）套管去除：采用機(jī)加工或化學(xué)腐蝕的方法，去除特種金屬層狀復(fù)合材料表面的金屬套管層，獲得特種金屬層狀復(fù)合材料。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉雪峰，劉慧，袁學(xué)津，
申請(專利權(quán))人：北京科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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