[發(fā)明專利]一種銅包鋁復(fù)合扁排感應(yīng)連續(xù)退火設(shè)備及其工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310753340.7
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103710522A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝建新;劉新華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C21D9/52
• 分類號: C21D9/52;C21D1/42;C22F1/04;C22F1/08
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬層狀復(fù)合材料領(lǐng)域，提供了一種滿足銅包鋁復(fù)合電力扁排特點(diǎn)的感應(yīng)加熱連續(xù)退火設(shè)備及其工藝。?

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背景技術(shù)

銅包鋁扁排是一種雙金屬層狀復(fù)合材料，具有低密度、低成本、易連接等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于配電母線槽、中高頻加熱設(shè)備、各種控制柜和冶金化工領(lǐng)域的匯流排等。銅包鋁導(dǎo)線或扁排一般是通過一定的復(fù)合技術(shù)（見：戴雅康，等．電線電纜，1997，(5)：25-28；謝建新，等．一種包復(fù)材料水平連鑄直接復(fù)合成形設(shè)備與工藝．中國發(fā)明專利：ZL200610112817.3．）先制備出銅包鋁復(fù)合坯料，再經(jīng)軋制、擠壓或拉拔等后續(xù)成形加工工藝，生產(chǎn)出一定斷面形狀和尺寸的產(chǎn)品。經(jīng)軋制或拉拔成形后，銅包鋁復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和硬度升高，拉伸斷后伸長率明顯下降，電導(dǎo)率下降，在使用前需要進(jìn)行去應(yīng)力退火，以調(diào)控銅包鋁扁排的力學(xué)和導(dǎo)電性能。在大多數(shù)應(yīng)用場合，希望獲得盡可能高的導(dǎo)電率，且對于需要彎曲加工等情形，對銅包鋁復(fù)合扁排的斷后伸長率要求較高，因而一般需要通過等溫退火熱處理提高銅包鋁復(fù)合材料的電導(dǎo)率和伸長率。?

目前，銅包鋁復(fù)合材料的退火方法，主要是電爐等溫退火[見：謝建新，董曉文，等．一種銅包鋁排熱處理用臺(tái)車臥式退火罐．中國專利：ZL201020294425.5；吳永福.?矩形大斷面銅包鋁水平連鑄直接復(fù)合成形及加工工藝基礎(chǔ)[D].?北京:北京科技大學(xué)，2012.?]，退火溫度范圍在200～500℃（見：王秋娜，等．材料工程，2008，（7）：30～35．）。電爐退火的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備及工藝成熟，可用于批量生產(chǎn)。但用于銅包鋁復(fù)合扁排退火，存在以下問題：第一，電爐退火升溫速度較慢，加熱時(shí)間較長，對單一金屬材料可能影響不大，但銅包鋁復(fù)合材料與單一金屬材料存在顯著不同，即，由于銅和鋁通過界面相互擴(kuò)散，銅包鋁復(fù)合材料在退火熱處理過程中當(dāng)退火溫度較高、保溫時(shí)間較長時(shí)，容易導(dǎo)致界面層厚度明顯增大，界面中生成硬而脆的金屬間化合物層，對銅包鋁復(fù)合材料的界面結(jié)合性能、宏觀力學(xué)性能和導(dǎo)電性能等產(chǎn)生不利影響。一般退火熱處理溫度越高，界面層厚度越大。研究表明：當(dāng)銅/鋁界面金屬間化合物層厚度大于2μm后，界面的斷裂將從延性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔眩缑娼Y(jié)合強(qiáng)度顯著降低（見：Abbasi?M,?et?al.?Journal?of?Alloys?and?Compounds,?2001,?319(1-2):?233-241；Chen?C?Y,?et?al.?Materials?Transactions,?2006,?47(4):?1232-1239.）。對連鑄-軋制生產(chǎn)的銅包鋁扁排電爐等溫退火研究結(jié)果也表明，在250℃以下退火，界面結(jié)合強(qiáng)度隨溫度的升高而升高；300℃退火后界面處生成金屬間化合物，界面結(jié)合強(qiáng)度有所降低，但此時(shí)組織仍未發(fā)生再結(jié)晶，伸長率較低，難以滿足彎曲性能要求；400℃退火1小時(shí)后，組織發(fā)生完全再結(jié)晶，伸長率明顯增大，但界面層厚度達(dá)到4μm以上，界面結(jié)合強(qiáng)度顯著降低?[見：吳永福.?矩形大斷面銅包鋁水平連鑄直接復(fù)合成形及加工工藝基礎(chǔ)[D].?北京:北京科技大學(xué)，2012.?]。第二，電爐退火時(shí)，爐內(nèi)不同部位的溫度均勻性較差，對單一金屬的影響較小，但銅包鋁復(fù)合材料由于退火過程中界面層變化顯著，對溫度均勻性和一致性要求較高，電爐退火很難滿足這樣嚴(yán)格的要求。第三，由于單臺(tái)退火爐的裝爐量有限，當(dāng)大批量生產(chǎn)時(shí)，需要大量的退火設(shè)備，占地和能源消耗均較大。而且，電爐退火時(shí)銅包鋁扁排的長度受爐體長度限制，不能實(shí)現(xiàn)較長產(chǎn)品的退火要求。?

另一方面，感應(yīng)連續(xù)退火廣泛應(yīng)用于各種有色金屬管材、棒材和線材（為單一金屬產(chǎn)品）的中間退火或成品退火[見：張金利，等.?銅合金管材在線去應(yīng)力處理方法及專用裝置.?中國發(fā)明專利，ZL02132633.9；南莉，等.?稀有金屬快報(bào)，?2008，(2):?28-30.]。由于退火產(chǎn)品斷面為圓形（圓管、圓棒、圓線）或接近于圓形（如斷面為方形、五邊形、六邊形棒材），感應(yīng)加熱線圈的形狀為圓形，橫斷面溫度場均勻性控制容易。感應(yīng)連續(xù)退火具有產(chǎn)品質(zhì)量均勻性和一致性好、退火速度快、生產(chǎn)效率高等有點(diǎn)。由于銅包鋁扁排為雙金屬層狀復(fù)合材料，兩種金屬熔點(diǎn)和再結(jié)晶溫度相差較大，且產(chǎn)品為扁寬板型斷面，橫斷面溫度場均勻性控制難度大，傳統(tǒng)感應(yīng)連續(xù)退火設(shè)備和工藝，難以應(yīng)用于該類產(chǎn)品的連續(xù)退火。?

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發(fā)明內(nèi)容