[發明專利]異型斷面銅包鋁復合材料的連鑄直接成形模具及制備方法

有效

• 申請號: 201110207269.3
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102248137A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 謝建新;劉新華;吳永福
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22D11/045
• 分類號: B22D11/045;B22D19/08;B22D19/16
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

1.一種采用水平連鑄制備異型銅包鋁復合材料的模具，其特征在于：所述模具由外模3和芯管4組成，由所述外模3的內腔尺寸和所述芯管4的外形尺寸共同控制銅包鋁復合鑄坯包覆層的形狀以及厚度；由所述芯管4的外形尺寸控制芯部鋁的尺寸，從而實現銅包鋁復合材料的形狀以及包覆厚度的控制。

2.根據權利要求1所述的水平連鑄制備異型銅包鋁復合材料的模具，其特征在于：所述外模3的內腔和所述芯管4的外形為方形、矩形、橢圓形；所述芯管4的內孔為鋁液通道5，其形狀為圓形或者與外形的形狀相同的方形、矩形、橢圓形；所述芯管4的外形沿軸向帶有錐度。

3.根據權利要求2所述的水平連鑄制備異型銅包鋁復合材料的模具，其特征在于：所述具有方形和矩形內腔的外模3的四個角采用圓角過渡，圓角半徑為3～8mm。

4.根據權利要求2所述的水平連鑄制備異型銅包鋁復合材料的模具，其特征在于：所述芯管4的外形沿軸向帶有錐度，錐度值α為0.5°～?2°。

5.根據權利要求1-4所述的水平連鑄制備異型銅包鋁復合材料的模具，其特征在于：所述模具材料是石墨或氮化硼耐火材料。

6.一種制備異型銅包鋁復合材料的方法，其特征在于包括步驟：

1）將銅控溫坩堝、鋁控溫坩堝、導流管、復合腔、復合結晶器、二次冷卻系統、牽引機構及鋸切機構多個連鑄單元裝配在一起，組成連鑄系統；

2）先將熔煉好的銅液和鋁液分別注入到銅控溫坩堝和鋁控溫坩堝并保溫；銅液經由導流管和復合腔，進入由安裝于復合結晶器1中的外模3和芯管4形成的鑄型6中，在冷卻水的作用下凝固成異型銅管；

3）同時，鋁液經由導流管和芯管4的鋁液通道5澆注到銅管中，并以銅管為鑄型凝固成為芯材，從而制備異形斷面銅包鋁復合鑄坯；?

4）銅包鋁復合鑄坯在經過二次冷卻水的進一步冷卻后，通過牽引機構連續引出，達到規定長度后通過鋸切裝置切斷；

5）外模3和芯管4共同控制銅包鋁復合鑄坯的斷面形狀及包覆層厚度；通過改變復合結晶器1中的模具，制備不同斷面形狀和包覆比的異型銅包鋁復合材料。

7.根據權利要求6所述的制備異型銅包鋁復合材料的方法，其特征在于：步驟2和3中，銅包鋁復合鑄坯所需的冷卻速度由牽引機構的引錠速度、復合結晶器1的冷卻速度、銅控溫坩堝、鋁控溫坩堝以及復合腔的溫度共同控制。

8.根據權利要求7所述的制備異型銅包鋁復合材料的方法，其特征在于：所述銅控溫坩堝溫度控制在1150～1300℃，鋁控溫坩堝溫度控制在690～900℃，復合腔的溫度控制在1100～1300℃；引錠速度為50～500mm/min；復合結晶器的冷卻水流量為0.5～10m³/h，冷卻水壓力為0.05～0.5MPa。

9.根據權利要求6所述的制備異型銅包鋁復合材料的方法，其特征在于：在步驟4中，所述二次冷卻水采用多噴頭二次冷卻系統，在鑄坯軸向的上、下、前、后位置采用4個獨立可控的二次冷卻水噴頭，每個二次冷卻水噴頭的噴水流量為50～1000L/h。