铜铝复合材料都有哪些呢？
铜铝复合材料就是指：通过冷轧、热轧，爆炸复合法，爆炸轧制法等方式焊接在一起。铜铝复合材料基板材质包括了L1、L2、LY、LF等材质，铜铝复合材料复板材质包括了T1、T2、T3...H96、H90、H85、H80、H70、H68、H65、H63、H62、H60等材质。铜铝复合材料外侧防锈铝合金，防腐性能非常好。内侧无氧铜，可以提高换热效果以弥补铝管换热不良缺陷。铜铝复合材料接合，实现了原子间金属键结合，即冶金结合。
铜铝复合材料有哪些，如下介绍：
1、铜包铝复合线材：外层为纯铜或者紫铜、芯部为铝复合线材称为铜包铝复合线材,其铜/铝厚度比一般为15%。有线电视信号和移动通信信号频率很高,一般50～800MHz左右,由于“集肤效应”,高频传输电流主要集中导体表面层,而且铝也具有较好导电性能,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传输效率。铜包铝线电缆具有密度小、价格低、稳定性和可靠性较高等优点。我国是CATV用户最多国家,随着信息产业迅速发展,有线电视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网络,因此采用优质铜包铝线来代替纯铜线制造同轴电缆将具有广阔应用前景。
2、铜铝复合板带：铜铝复合板带铝板表面包覆一层铜复合材料。以铜铝复合板带代替应用面特别广、需求量特别大紫铜带,电力和信号传输领域有着广泛应用前景,有望形成巨大产业。下面介绍几种铜铝复合板带应用。
3、铜铝复合接头材料：铜铝复合接头材料广泛用于石化工、电器和制冷工业。由于铜铝接头应用广,,所以品种繁多,如变压器铜铝母线过渡装置接头、阴极铜铝压接器、熔铸型铜铝过渡接头、铜铝软带接头、太阳能接受装置等。
铜铝复合材料加工方法怎么样呢？我们做下这方面的铜铝复合材料介绍：铜铝复合材料加工方法很多，大体可分为固-固相复合法和液-固相复合法两大类。固-固相复合法包括轧制复合、爆炸复合、挤压拉拔复合等，液-固相复合法包括充芯连铸、双结晶器连铸等。
1、轧制复合法：
(1)轧制复合法基本原理:轧制压力作用下,使两层或多层金属板同时产生塑性变形,表面金属层破裂、露出洁净而活化金属,从而使板面之间形成冶金结合,后续热处理过程中通过热扩散使界面结合进一步强化和稳固。
(2)轧制复合法可分为热轧复合、冷轧复合和异步轧制复合。其工艺一般分为三步:表面处理、轧制复合和热处理。轧制复合法工艺关键在于:清洁而有一定粗糙度界面;足够大压力以及塑性变形;合适热扩散。
(3)铜铝轧制复合前表面处理可分为化学法、机械法和建立覆膜法。为了获得更好表面处理效果,化学法和机械法相结合成为常用方法。铜铝轧制复合工艺一般为冷轧复合-加热-热轧(二次轧制),具有复合强度大、工艺简单、效率较高等优点。研究铜铝轧制复合材料热处理工艺中发现存在两种情况:一是铜铝原子热运动和扩散使基体金属由点结合变为面结合,因而使结合强度提高,也使复合轧制时残余应力得以消除;二是随着温度增加铜铝都产生了再结晶,且复合界面加厚,并有硬而脆金属间化合物生成,导致结合强度和弯曲性能等急剧恶化。。X.K.Peng等研究了轧制温度、热处理工艺和压下量对铜铝复合板性能影响,结果表明轧制温度为430℃、压下量为60%时可以获得结合强度比较好复合材料,合理热处理工艺可以减小金属间化合物对界面性能影响。
(4)目前一般认为铜铝轧制复合过程由三个阶段组成,即物理接触阶段、接触表面激活阶段、扩散阶段。其复合机理可概述为:铜铝表面层破裂,新鲜铝质点挤入铜裂口中而相互接触,一定条件下表面原子被激活形成激活中心,使新鲜质点间产生原子键结合;随后热处理过程中,通过扩散或再结晶使点结合转变为面结合,并具有一定扩散深度。
2、爆炸复合法：
(1)爆炸复合法原理：爆炸复合法利用炸药爆炸产生能量,微秒级时间内使两块金属板碰撞点产生高达106～107/s应变速率和104MPa高压,从而实现异种金属焊接复合。
(2)爆炸复合法特点：由于加载压力和界面高温持续时间极短,阻碍了各组元金属之间化学反应,焊合区厚度一般几十微米内,因此适用于大部分金属对之间焊接。其特点是可使材料性能差异极为悬殊金属组合实现复合;可以避免脆性金属间化合物生成;灵活性强,可实现各种异型件复合;复合材料结合强度高。其缺点机械化程度低、劳动条件差、有一定危险性。铜铝爆炸复合板具有较高结合强度,其原因是结合区内存在金属塑性变形和熔化,界面附近存在着铜和铝原子相互扩散,结合区发生了冶金过程;界面剪切强度75MPa左右,分离强度最高达106MPa。
3、挤压-拉拔法：
(1)挤压-拉拔法特点：挤压-拉拔法主要用于生产铜铝复合管、棒、线材及简单断面型材。这种方法非常适合铜铝双金属复合,因为铜铝这两种金属材质都比较软,容易实现挤压拉拔,而且工艺比较简单,对设备要求也不高。
(2)铜铝复合管成形方法：主要是复合坯料挤压法。挤压前将内外层用两个空心坯组装成一个复合坯,然后进行挤压和拉拔。为了提高界面结合强度,需要将内外坯料接触表面清洗干净,同时为了防止坯料加热过程中产生氧化,需要采用焊接或包套办法对复合坯两端缝隙进行密封。
(3)挤压-拉拔法优点:挤压时延伸变形可使界面产生较大比例新生表面;模孔附近挤压变形区内高温、高压条件非常有利于界面原子扩散,从而达到冶金结合。缺点:挤压过程中金属流动不均匀时,容易造成挤压管材沿长度方向内外层壁厚不均匀;容易产生外形波浪、界面呈竹节状甚至硬层及破裂现象。
(4)铜铝复合棒、线材以及简单断面型材成形方法主要是静液挤压法,其原理如图1所示。其特点是: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,坯料受到均匀等静水压力;在挤压过程中没有镦粗变形,与挤压筒、挤压轴无接触,变形区与挤压模摩擦控制在最小范围内,可以实现坯料均匀变形以及铜铝复合界面良好结合[14]。其主要缺点生产效率较低、成本高,而且不适合复杂断面形状材料包覆。K.Y.Rhee等进行了热静液挤压法生产铜包铝复合材料研究,得出最佳工艺条件为挤压温度320℃、挤压比19、半模角45°。
4、充芯连铸法：
(1)充芯连铸法原理：(corefillingcontinuouscast简称CFC)一种用于制备高熔点金属包覆低熔点金属新型复合工艺连铸外层金属管壳中充填芯部金属液体并使之凝固,以实现两种金属复合。
(2)CFC法基本原理：如图2所示。结晶器9和芯部金属液导流管4沿引锭方向配置于同一轴线上;芯部金属液导流管上端紧密与芯部金属控温坩埚2连接,下端伸入外层包覆金属控温坩埚7和结晶器9中,形成外层金属凝固型芯;;结晶器9上端紧密与外层金属控温坩埚7连接;控温坩埚2、7分别通过感应加热器1、5进行加热和保温;结晶器9出口处设置有二次冷却装置。
(3)CFC法适合于铜包铝线成形。试验研究结果表明,包覆层芯部金属熔体温度、连铸拉坯速度正确控制与合理匹配实现顺利稳定成形关键;复合坯结合强度较好[17],结合层强度高于芯部材料强度。
5、双结晶器连铸法：
(1)双结晶器连铸双金属复合材料原理如图3所示:沿拉坯方向设置两个同轴结晶器4和10,芯部金属在上结晶器4中凝固,进入到下保温坩埚7中外层包覆金属液中,在下结晶器10中外层金属凝固并与芯部金属形成冶金结合,实现连续包覆。
(2)合理连铸温度和拉坯速度保证连铸过程顺利进行首要条件。如果开始下拉时温度过高,金属液结晶器中不能形成一定厚度坯壳,容易结晶器出口处出现拉漏现象;如果温度太低,则容易产生冷隔、拉断等问题。拉坯速度快慢影响结晶器内金属液固界面相对位置以及液穴长度变化,如果拉速过快,结晶器出口处凝固坯壳太薄,容易产生拉漏事故。
