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銅包鋁復合材料及其制備方法

發布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn 更新時間:2015-11-30
銅包鋁線的制備工藝基本上均采用固相結合法,即通過塑性變形使兩金屬結合面接近到原子間距離,形成大量的結合點,經過擴散熱處理,最終形成界面的牢固結合。

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

銅包鋁線的制備工藝基本上均采用固相結合法,即通過塑性變形使兩金屬結合面接近到原子間距離,形成大量的結合點,經過擴散熱處理,最終形成界面的牢固結合。工業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合差和表面處理困難等缺點。北京科技大學謝建新等人開發了充芯連鑄復合法,這是一種適合于包覆材料熔點遠高于芯材的復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到冶金結合、可實現大斷面復合坯料成形等優點。這種新工藝的原理為:在連續鑄造外層金屬坯殼的同時充填芯部金屬;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充填芯部金屬液,通過兩種元素間的相互擴散或中間反應將兩種金屬材料結合為一體.實現復合過程。實踐證明,該工藝可以實現無氧化復合,克服了包覆成形制造工藝中芯材或包覆層預處理過程復雜、界面質量不穩定等缺陷。復合連鑄開始時,銅液充入結晶器中先凝固成銅管并通過牽引機構連續引出。隨后鋁液通過石墨芯管連續充入銅管中,通過結晶器的一次冷卻和噴水二次冷卻控制鋁的凝固過程以及銅鋁之間的界面反應,實現銅包鋁復合材料的連續制備。

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