金屬復(fù)合板的軋制制備工藝

金屬復(fù)合板的優(yōu)異綜合性能使之成功走向市場，在諸多應(yīng)用領(lǐng)域占有一席之地。如今，金屬復(fù)合板已形成了年產(chǎn)量近5000噸、年產(chǎn)值近 20 億美元的工業(yè)部門，并且保持 5.9% 的年增長率。需求的迅速增長促進研發(fā)低成本、**率地制備金屬復(fù)合板的生產(chǎn)方法。

軋制復(fù)合法是可以利用現(xiàn)有生產(chǎn)手段制備金屬復(fù)合板的有效方法。軋制復(fù)合法可分為熱軋復(fù)合法和冷軋復(fù)合法; 冷軋復(fù)合法中，又可分為等輥徑等輥速復(fù)合法和異步軋制復(fù)合法。

1. 熱軋復(fù)合法。

熱軋復(fù)合法是將待復(fù)合的金屬坯料加熱到一定溫度，對其施加大的壓下量進行軋制變形，在熱和力的同時作用下使不同金屬得以復(fù)合的一種工藝方法。相對于其他復(fù)合工藝，熱軋復(fù)合法的優(yōu)點為: 軋制力較小，對軋機的要求不高; 工藝簡單，成本低; 界面結(jié)合牢固。缺點為: 當(dāng)復(fù)合金屬為活性金屬(如Al，Ti)時，加熱時容易在界面形成脆性的金屬間化合物; 軋制時如沒有保溫措施，復(fù)合金屬板的長度受到限制; 復(fù)合板的厚度難以控制，生產(chǎn)一致性和穩(wěn)定性差，多適合于生產(chǎn)厚的復(fù)合板材及板坯。

2. 等輥徑等輥速冷軋復(fù)合法。

冷軋復(fù)合工藝可以結(jié)合清洗、刷面、熱處理等工藝組合成流水式生產(chǎn)成卷的復(fù)合材生產(chǎn)線，生產(chǎn)效率高。復(fù)合前，需借助化學(xué)或物理的方法清除板材受到污染的表面。冷軋采取一道次大變形率，以達到金屬的臨界變形率，實現(xiàn)兩層金屬原子之間的冶金結(jié)合，然后通過擴散熱處理實現(xiàn)金屬原子之間的進一步擴散，增強界面結(jié)合力。金屬表面在進行表面清理過程中會形成一層加工硬化層，在強烈的金屬塑性變形過程中，塑性差的硬化層會優(yōu)先破裂露出底層新鮮的基體金屬。界面兩側(cè)的新鮮金屬在巨大的正壓力作用下通過硬化層的裂縫擠出并且相互接觸形成牢固的冶金結(jié)合。只有當(dāng)金屬表面的裂口達到一定寬度時才能完成上述過程，所以金屬界面初結(jié)合需要非常大的臨界變形率。

由于等輥徑等輥速冷軋復(fù)合法要求非常大的一次壓下率，這往往超過了一般軋機的承受能力。另外，隨著人們對材料性能要求的提高，層狀復(fù)合材料組分之間的性能差異越來越大，軋制復(fù)合難度也進一步增加。現(xiàn)在的研究熱點是尋求降低軋制臨界變形率的方法。比如，開發(fā)出對基、復(fù)材采用不同的軋制溫度的異溫軋制復(fù)合技術(shù)，采用只對鋁層進行加熱的工藝完成了鈦/鋁復(fù)合板的試制。

3. 異步軋制復(fù)合法。

異步軋制具有以下特點: 上下軋輥對金屬板接觸表面的摩擦力方向相反，快速輥產(chǎn)生的摩擦力向前，慢速輥產(chǎn)生的摩擦力向后，在板材中間形成“搓軋區(qū)”; 單位壓力分布均勻，變化平緩; 對兩層金屬施加不同的張力，可以增強結(jié)合界面處的搓軋作用，而這種搓軋作用有利于降低軋制復(fù)合所需要的臨界變形力。因此，異步軋制復(fù)合法可以生產(chǎn)出復(fù)合強度高、表面光潔的冷軋復(fù)合薄板。

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