[學(xué)習(xí)]塑性加工復(fù)合復(fù)合材料與復(fù)合方法

1、塑性加工復(fù)合§8.1 復(fù)合材料與復(fù)合方法1. 復(fù)合材料 復(fù)合材料，顧名思義，就是由兩種或兩種以上的材料經(jīng)過(guò)一定的復(fù)合工藝制造出來(lái)的一種新型材料。自然界中原本就存在著許多天然的復(fù)合材料。例如，樹(shù)木和竹子是纖維素和木質(zhì)素的復(fù)合體，動(dòng)物骨骼則是由無(wú)機(jī)磷酸鹽和蛋白質(zhì)膠原復(fù)合而成的。人類(lèi)很早就接觸和使用了各種天然的復(fù)合材料，并且仿效自然界制造復(fù)合材料。例如，早在6000多年前，我國(guó)陜西半坡人就懂得將草梗合泥用以筑墻；而我國(guó)

2、著名的傳統(tǒng)工藝品——漆器正是由麻纖維和土漆制作的人工復(fù)合材料，至今已有4000多年的歷史。,現(xiàn)代復(fù)合材料的起源，一般公認(rèn)為1942年，即美國(guó)Pittsburgh Plate Glass公司將玻璃纖維織網(wǎng)含浸于芳基酯系非飽和聚酯樹(shù)脂之中，然后將含浸網(wǎng)疊合起來(lái)，施以固化處理，意外地制得一種在性能上從未有過(guò)的高彈性率、高強(qiáng)度的樹(shù)脂板，俗稱(chēng)玻璃鋼。這一年中玻璃纖維增強(qiáng)聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料首次被美國(guó)空軍用于制造飛機(jī)構(gòu)件。 這一結(jié)果激發(fā)了

3、世界規(guī)模的復(fù)合材料研究熱潮，形成了復(fù)合材料的專(zhuān)門(mén)學(xué)科，并使得復(fù)合材料能在非常廣泛的領(lǐng)域得以實(shí)際應(yīng)用。,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）將復(fù)合材料定義為是：兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。 F.L.Matthews 和 R.D.Rawlings 認(rèn)為復(fù)合材料是兩個(gè)或兩個(gè)以上組元或相組成的混合物，并應(yīng)滿(mǎn)足下面三個(gè)條件： ① 組元含量大于 5 %； ② 復(fù)合材料的性能顯著不同于

4、各組元的性能； ③ 通過(guò)各種方法混合而成。,復(fù)合材料由基體和增強(qiáng)劑兩個(gè)組分構(gòu)成： 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)通常一個(gè)相為連續(xù)相，稱(chēng)為基體；而另一相是一以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)基體中的分散相，這種分散相的性能優(yōu)越，會(huì)使材料的性能顯著改善和和增強(qiáng)，稱(chēng)為增強(qiáng)劑（增強(qiáng)相、增強(qiáng)體）。 增強(qiáng)劑（相）一般較基體硬，強(qiáng)度、模量較基體大，或具有其它特性。 增強(qiáng)劑（相）可以是纖維狀、顆粒狀或彌散狀。 增強(qiáng)

5、劑（相）與基體之間存在著明顯界面。,復(fù)合材料的突出優(yōu)點(diǎn)之一就是性能的可設(shè)計(jì)性，它可以綜合各種材料的優(yōu)點(diǎn)，按需要復(fù)合成為綜合性能優(yōu)異的新型材料。這使得人們對(duì)材料的研究將逐步擺脫過(guò)去單純依靠經(jīng)驗(yàn)的方法，向著按預(yù)定性能設(shè)計(jì)新材料的方向發(fā)展。 復(fù)合材料的種類(lèi)按分類(lèi)方法的不同而異。 結(jié)構(gòu)材料； 功能材料。 分散(摻和)強(qiáng)化型復(fù)合材

6、料、 層狀復(fù)合材料(或稱(chēng)接合型復(fù)合材料)、 梯度復(fù)合材料(或稱(chēng)梯度功能材料)等。,,,按用途：,按組成：,（1）分散強(qiáng)化型復(fù)合材料 分散強(qiáng)化型復(fù)合材料是指一種或一種以上的材料(強(qiáng)化相)分散在另一種材料(基體)之中的一類(lèi)復(fù)合材料，如圖8-1所示。,按照基體材料的種類(lèi)不同，分散強(qiáng)化型復(fù)合材料可分為三大類(lèi)： ① 金屬基復(fù)合材料(metal matri

7、x composites：MMC)； ② 陶瓷基復(fù)合材料(ceramic matrix composites：CMC)； ③ 高分子基復(fù)合材料(polymer matrix composites：PMC)。 若按強(qiáng)化材料的形態(tài)來(lái)分，又可分為顆粒(粒子)彌散強(qiáng)化復(fù)合材料、晶須強(qiáng)化復(fù)合材料，纖維強(qiáng)化復(fù)合材料(FRM、FRC、FRP)三類(lèi)。 根據(jù)強(qiáng)化材料的尺寸，粒子強(qiáng)化復(fù)合材料可細(xì)分為納米復(fù)合材料(強(qiáng)化粒子的尺寸

8、為納米級(jí))與顆粒復(fù)合材料(強(qiáng)化粒子的尺寸在0.1?m以上)；纖維強(qiáng)化復(fù)合材料可細(xì)分為連續(xù)纖維復(fù)合材料與非連續(xù)纖維(包括長(zhǎng)纖維和短纖維)復(fù)合材料。,此外，按照強(qiáng)化材料(顆?；蚶w維)是被直接加入基體之中，還是在基體中通過(guò)反應(yīng)(化學(xué)反應(yīng))生成的，分散型復(fù)合材料又可分為摻入型與原生(In-situ)復(fù)合型。 原生復(fù)合材料也稱(chēng)為自生復(fù)合材料或原位復(fù)合材料。例如，在粉末冶金成形過(guò)程中，利用高溫下的內(nèi)部反應(yīng)來(lái)生成Al2O3顆粒彌散強(qiáng)化銅基

9、復(fù)合材料(稱(chēng)為內(nèi)部氧化反應(yīng)法)：2Cu-Al + 3CuO?5Cu + Al2O3,（2） 層狀復(fù)合材料 層狀復(fù)合材料是各組元材料自成一個(gè)或數(shù)個(gè)整體，組元之間以界面接合的方式復(fù)合成一體，因而也稱(chēng)為接合型復(fù)合材料。傳統(tǒng)的包覆材料，如鋁包鋼線、復(fù)合鋼板(多層復(fù)合板)以及減振板等是典型的層狀復(fù)合材料，如圖8-2所示。,按照構(gòu)成復(fù)合材料組元的類(lèi)型不同，層狀復(fù)合材料又可細(xì)分為金屬／金屬?gòu)?fù)合材料，金屬／陶瓷復(fù)合材料等多種，如圖8-3所

10、示。,圖8-3層狀復(fù)合材料的分類(lèi),只要采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，可以在一定的溫度或壓力的作用下，或通過(guò)塑性變形將許多的金屬或合金接合成一體，并可使其界面達(dá)到金屬學(xué)的接合(也稱(chēng)冶金接合)，各種金屬或合金相互之間的可能組合如表8-1所示。,(3) 梯度復(fù)合材料（梯度功能材料） 梯度復(fù)合材料中組元的含量沿著某一方向(例如厚度方向)產(chǎn)生連續(xù)或非連續(xù)的變化，組元連續(xù)變化的稱(chēng)為連續(xù)梯度復(fù)合材料，非連續(xù)變化的稱(chēng)為非連續(xù)梯度復(fù)合材料，如圖8-4

11、所示。,組元梯度化的目的是為了實(shí)現(xiàn)材料性能的梯度化，賦予材料多種功能，以滿(mǎn)足一些特殊的使用需要。因此，梯度復(fù)合材料也稱(chēng)梯度功能材料(functionally gradient materals，F(xiàn)GM)。 例如，金屬具有良好的韌性、耐疲勞性與可加工性(結(jié)構(gòu)性)，而陶瓷材料則具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕性能。內(nèi)層為陶瓷、外層為金屬的復(fù)合管可以滿(mǎn)足燃?xì)鉁u輪機(jī)、航天與航空飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器等部件既需要耐高溫、耐腐蝕。又需要作為結(jié)構(gòu)材

12、料的可加工性這樣的綜合性能要求。,由于金屬與陶瓷之間熱膨脹系數(shù)通常相差很大，直接將陶瓷與金屬?gòu)?fù)合在一起的雙層管，其耐熱沖擊、熱疲勞性能差，使用時(shí)陶瓷層容易產(chǎn)生裂紋、剝落等問(wèn)題。解決這一問(wèn)題的理想方法是陶瓷與金屬在成分上實(shí)現(xiàn)梯度化，即沿著管材壁厚方向由內(nèi)表面層百分之百的陶瓷連續(xù)過(guò)渡到外表面層百分之百的金屬。 成分連續(xù)梯度化的管材，其成形在方法上還存在許多困難，如圖8-5所示的屬于非連續(xù)梯度材料的金屬與陶瓷的多層復(fù)合化(在陶瓷

13、與金屬層之間加上若干層陶瓷與金屬混合物的過(guò)渡層)因而受到重視，有可能較早地達(dá)到實(shí)用化。,2. 復(fù)合材料的性能 復(fù)合材料共同的特點(diǎn)是： ① 可綜合發(fā)揮各組成材料的優(yōu)點(diǎn)，使一種材料可具有多種性能； ② 可按照需要進(jìn)行材料的設(shè)計(jì)和制造； ③ 可一次性制成所需形狀的產(chǎn)品，避免多次加工工序。 在進(jìn)行復(fù)合材料的性能設(shè)計(jì)，或者使用復(fù)合材料時(shí)，需要知道復(fù)合材料的性能與組元材料的性能及組成比之間的關(guān)系，這種

14、關(guān)系稱(chēng)為復(fù)合準(zhǔn)則(Rule Of Mixtures，常簡(jiǎn)稱(chēng)為ROM)。用于復(fù)合材料的彈性系數(shù)、強(qiáng)度、導(dǎo)電導(dǎo)熱等性能設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，主要有簡(jiǎn)單復(fù)合準(zhǔn)則和基于彈性理論的復(fù)合準(zhǔn)則，這里介紹簡(jiǎn)單復(fù)合準(zhǔn)則。,作為簡(jiǎn)單估計(jì)，復(fù)合材料的性能與組元的體積含量成正比，存在如下一般關(guān)系：,,式中，Pc只代表復(fù)合材料的性能指標(biāo)， Pi代表各組元的性能指標(biāo)， Vi代表各組元的體積含量， N代表組元的數(shù)目，

15、 n為實(shí)驗(yàn)參數(shù)。 大量實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果表明，n的取值滿(mǎn)足－1≤n≤1的關(guān)系。上式稱(chēng)為簡(jiǎn)單復(fù)合準(zhǔn)則。,◆ 當(dāng)n =1，且復(fù)合材料由基體和一種強(qiáng)化相組成時(shí)(N =2)。上式成為如下形式：,,式中，下標(biāo)c代表復(fù)合材料，m代表基體，r代表強(qiáng)化相。顯然，組元的體積分?jǐn)?shù)滿(mǎn)足關(guān)系Vm=1－Vr。該式也稱(chēng)為經(jīng)典復(fù)合準(zhǔn)則，它是在研究單向纖維強(qiáng)化復(fù)合材料沿纖維方向的力學(xué)性能時(shí)總結(jié)得出的，故又稱(chēng)為并列模型，如圖8-6(a)所示。,◆ 當(dāng)n=－

16、1時(shí)，若N =2，則成為 或 這種模型稱(chēng)為串列模型，如圖8-6(b)所示。,,,◆ 當(dāng)n=0時(shí)，若N =2，則成為常數(shù)恒等式。為此，用下述對(duì)數(shù)關(guān)系來(lái)描述n=0時(shí)的性能關(guān)系：,,,或,簡(jiǎn)單復(fù)合準(zhǔn)則的適用范圍因復(fù)合材料的種類(lèi)不同而異。對(duì)于層狀復(fù)合材料，采用并列模型和串列模型來(lái)預(yù)測(cè)各種性能，一般可以獲得令人滿(mǎn)意的結(jié)果。

17、 對(duì)于分散強(qiáng)化型復(fù)合材料，如下表所示，對(duì)應(yīng)于不同的n，所適用的對(duì)象(復(fù)合材料)不同，可預(yù)報(bào)的性能也不同，但均可用于彈性模量的預(yù)報(bào)。這是因?yàn)閺椥阅Ａ渴且环N組織結(jié)構(gòu)不敏感的材料特性，受應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)、變形履歷、溫度條件等的影響較小。,3. 復(fù)合方法 復(fù)合材料因種類(lèi)不同其制備與加工方法各異。 對(duì)于金屬基復(fù)合材料(分散強(qiáng)化型金屬?gòu)?fù)合材料)，直接利用塑性加工的方法進(jìn)行成形，然后進(jìn)行燒結(jié)固化，或采用鑄造、粉末冶金等方法制

18、備毛坯，然后采用鍛造、軋制、擠壓等方法進(jìn)行二次加工的復(fù)合材料占絕大部分。 層狀金屬?gòu)?fù)合材料主要采用爆炸焊接或擴(kuò)散焊接后進(jìn)行塑性加工，或利用塑性加工直接復(fù)合成形。,對(duì)于金屬基復(fù)合材料，其主要的復(fù)合方法有如下一些： ①顆粒強(qiáng)化金屬基復(fù)合材料 主要有粉末冶金法、鑄造法、噴射共沉積法、預(yù)制件滲浸法等； ② 晶須強(qiáng)化金屬基復(fù)合材料 主要有粉末冶金法、鑄造法、預(yù)制件滲浸法等； ③ 纖維強(qiáng)化金屬

19、基復(fù)合材料 主要有粉末冶金法、擴(kuò)散結(jié)合法、預(yù)制件滲浸法、兩相合金復(fù)合法等；,④ 層狀復(fù)合材料 一般分為機(jī)械結(jié)合法與冶金結(jié)合法兩大類(lèi)。其中典型的機(jī)械接合法主要有鑲套(包括熱裝和冷壓入)、液壓擴(kuò)管(脹形)、冷拉拔等方法；而典型的冶金接合法主要包括： (a) 爆炸成形，或爆炸成形后進(jìn)行軋制； (b) 擴(kuò)散熱處理； (c) 軋制成形，包括熱軋，冷軋+擴(kuò)散熱處理，液態(tài)軋制復(fù)合； (d)

20、 擠壓成形，包括復(fù)合坯料熱擠壓、溫靜液擠壓、熱擠壓包覆等； (e) 粉末塑性加工，或粉末塑性加工后燒結(jié)； (f) 摩擦焊接； (g) 復(fù)合鑄造，包插包覆鑄造、反向凝固、雙流鑄造、雙結(jié)晶器鑄造。,某些方法所成形的層狀復(fù)合材料因成形條件而異，其界面結(jié)合狀態(tài)介于上述兩種情形之間。例如，帶張力擠壓復(fù)合(參見(jiàn)圖8-30)、冷軋與溫軋(軋后無(wú)擴(kuò)散熱處理的情形)。 以下介紹采用塑性加工進(jìn)行復(fù)合的主要方法。,&#

21、167;8.2 軋制復(fù)合 軋制復(fù)合法主要用于雙金屬板以及減振鋼板、鋁-塑復(fù)合板的成形。 軋制復(fù)合時(shí)，按照坯料是否加熱，可分為熱軋復(fù)合、冷軋復(fù)合和溫軋復(fù)合三種。 此外還有一種利用爆炸成形進(jìn)行接合(焊接)，然后進(jìn)行軋制成形的方法。 下面討論： 雙金屬?gòu)?fù)合板 減振鋼板 鋁塑復(fù)合板,,1. 雙金屬

22、復(fù)合板 雙金屬板的軋制復(fù)合成形原理如圖8-7所示，不同的金屬在一定的溫度、壓力作用下通過(guò)變形接合(焊合)成一體?？捎糜谲堉瞥尚蔚膹?fù)合板的種類(lèi)很多，例如，表8-l所示的一些金屬和合金的組合。,熱軋復(fù)合冷軋、溫軋復(fù)合爆炸焊接-軋制成形法,,（1） 熱軋復(fù)合 先將金屬板的接合面仔細(xì)清洗干凈。為了提高界面的接合強(qiáng)度，還可對(duì)接合面進(jìn)行打磨，提高其粗度。 軋制坯的制備主要有如圖8-8所示的兩種方式，

23、其中圖(a)為單一復(fù)合坯的情形；圖(b)為組合型復(fù)合坯的情形。,單一復(fù)合坯適合于兩種金屬在變形抗力、厚度尺寸相差不太大的情形； 組合型復(fù)合坯適合于復(fù)合層與基體板材在厚度或變形抗力上相差較大的情形。 在保持內(nèi)部為真空的條件下將組合坯的四周焊合成一體。為了便于在復(fù)合后將上下復(fù)合板分開(kāi)，需在兩組復(fù)合坯之間涂覆耐熱化合物，以防止軋制時(shí)產(chǎn)生焊合。然后對(duì)復(fù)合坯進(jìn)行加熱軋制，直至所需厚度。當(dāng)界面較清潔時(shí)，一般只需百分之

24、幾的壓下率即可實(shí)現(xiàn)有效接合，獲得高性能的復(fù)合界面。 熱軋復(fù)合法的缺點(diǎn)在于：當(dāng)被復(fù)合的材料為鋁、鈦等活性金屬時(shí)，易在界面生成脆性金屬間化合物；由于坯料的長(zhǎng)度受限制，軋制后切頭剪邊部分所占比例較大，對(duì)成品率影響較大。,（2） 冷軋、溫軋復(fù)合 冷軋復(fù)合時(shí)界面接合較困難。但由于無(wú)加熱所帶來(lái)的界面氧化，不易在界面生成化合物，無(wú)需真空焊接等坯料前處理工藝措施，因而金屬組合的自由度大，適應(yīng)面廣。 冷軋復(fù)

25、合的一般方法如下，軋制前先將接合面的油脂、氧化物除去，然后將被復(fù)合的材料疊在一起進(jìn)行軋制。為了獲得較好的界面接合，軋制壓下率通常需要在70％以上。 由于冷軋復(fù)合的前處理與軋制均較容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，故可使用卷狀坯料(板卷)，以提高生產(chǎn)率與成品率。但冷軋復(fù)合時(shí)的界面幾乎沒(méi)有擴(kuò)散效果，要達(dá)到完全接合很困難。因此，往往在冷軋復(fù)合后施以擴(kuò)散熱處理，提高復(fù)合材料的界面接合強(qiáng)度。此外，對(duì)于冷軋接合較困難的材料，亦可在軋制復(fù)合前進(jìn)行適當(dāng)

26、的加熱，即采用溫軋復(fù)合的辦法。,圖8-9為帶軋前連續(xù)加熱(低溫)，軋后在線連續(xù)擴(kuò)散熱處理設(shè)備的軋制復(fù)合生產(chǎn)線。,（3） 爆炸焊接-軋制成形法 有些金屬在常溫或低溫下不容易軋制接合，而采用高溫軋制復(fù)合法又存在坯料前處理復(fù)雜、成品率低，或金屬之間易發(fā)生反應(yīng)而形成脆性化合物等缺點(diǎn)。若采用爆炸成形法進(jìn)行復(fù)合(焊合)，然后再采用常規(guī)軋制法(冷軋或熱軋)進(jìn)行加工可以解決上述問(wèn)題。爆炸焊接的原理如圖8-10所示。,基板平放在沙土堆上，覆

27、層板通過(guò)軟質(zhì)支撐呈一定角度(1°～3°)支撐在基板上方，覆層板與基板之間的間隔(利于形成沖擊)大約與覆層板的厚度相等即可。炸藥均勻堆放在覆層板上面，通過(guò)引爆在起爆端的雷管，利用爆炸的巨大沖擊力以及爆炸位置的迅速和連續(xù)傳播，在很短的時(shí)間(通常為零點(diǎn)幾秒)內(nèi)即可完成整個(gè)焊接復(fù)合過(guò)程。 爆炸成形是一種高能高速成形，其瞬時(shí)接合壓力可高達(dá)104MPa以上，因而可使界面兩側(cè)的原子達(dá)到很近的距離，加上接合過(guò)程中伴隨

28、有塑性變形，有利于界面接合。雖然焊接過(guò)程中伴隨有高溫的產(chǎn)生，但由于復(fù)合在很短的時(shí)間內(nèi)完成，能很好地抑制活性金屬之間的化學(xué)反應(yīng)。,2. 減振鋼板（1） 金屬減振材料 金屬減振材料可分為金屬本身具有振動(dòng)衰減性能的合金型，通過(guò)與黏彈性高分子材料復(fù)合而獲得較高的振動(dòng)衰減功能的復(fù)合型兩大類(lèi)。,一般而言，材料的強(qiáng)度與減振性能是呈相反變化傾向的兩個(gè)性能指標(biāo)，如圖8-11所示。在所有金屬材料中，鎂是減振性能最好(衰減系數(shù)最大)的材料。

29、,復(fù)合型減振材料又可分為黏彈性材料位于兩層金屬之間的拘束型與在金屬板的表面涂覆或粘貼黏彈性材料的非拘束型兩種。 以減振鋼板為例，其基本特征如表8-3所示。復(fù)合型減振材料的基本原理是，振動(dòng)時(shí)的薄板彎曲在樹(shù)脂層內(nèi)引起剪切或伸縮變形，分子之間產(chǎn)生黏性摩擦，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能而起到使薄板的彈性振動(dòng)快速衰減的作用。,（2） 減振鋼板的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用 ■ 減振鋼板的結(jié)構(gòu)： 減振鋼板一般屬于拘束型復(fù)合減

30、振材料，即在兩層鋼板之間復(fù)合一層黏彈性樹(shù)脂(高分子材料)，以達(dá)到吸收振動(dòng)能量，減少結(jié)構(gòu)件噪音之目的。黏彈性中間層的厚度一般為0.05～0.2mm。 黏彈性材料一般均具有流變學(xué)的特征，即材料的力學(xué)特性隨溫度的變化而變化。中間黏彈性層的振動(dòng)衰減性能也隨溫度的變化而變化，在一定的溫度下具有最大的振動(dòng)衰減系數(shù)，而不同的黏彈性材料往往在不同的溫度下表現(xiàn)出最大的振動(dòng)衰減性能。因此，通過(guò)選擇中間層樹(shù)脂的種類(lèi)，可以制備常溫或高溫用減振鋼

31、板。,減振鋼板常用的中間層樹(shù)脂有：醋酸乙烯系、聚異丁烯系、丙烯基改性聚乙烯系、聚氨基甲酸乙酯橡膠系等熱可塑性高分子材料。所用鋼板除一般冷軋鋼板外，還有鋅熔鍍、電鍍鋼板、涂層鋼板、不銹鋼板等。國(guó)外市售的減振鋼板主要有塊狀與卷狀兩種。表8-4為有代表性的實(shí)用減振鋼板。,■ 減振鋼板的應(yīng)用： 主要有兩個(gè)方面： ● 一是為了改善薄板部件的共振性。 汽車(chē)零部件一類(lèi)的薄板部件的噪音主要是由于其共振所

32、引起的。對(duì)于這一類(lèi)噪音過(guò)去的對(duì)策主要是采用隔音的方法，而這種方法顯然不利于部件的輕量化與生產(chǎn)的低能耗化，是一種消極的對(duì)策。減振材料則是針對(duì)噪音發(fā)生的根源采取積極的措施，致力于使材料本身具有“減振”功能。因此，減振鋼板在過(guò)去30余年的時(shí)間內(nèi)取得了較大的發(fā)展。,● 另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是新型建筑結(jié)構(gòu)材料。 鋼軌、鐵橋、鋼制樓梯、走廊等，這一類(lèi)噪音源是因?yàn)榻饘僮矒舳鸬?，使受撞擊后材料?nèi)部的彈性振動(dòng)盡快衰減，是減少撞擊噪音的根本對(duì)

33、策。因此，從建筑結(jié)構(gòu)材料的觀點(diǎn)來(lái)看，減振鋼板是同時(shí)具有高比強(qiáng)度、大尺寸等常規(guī)鋼板特性與良好的柔軟性、低噪音等木材特性的新型建筑結(jié)構(gòu)材料。在工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家，減振鋼板已在屋面材料、公寓樓梯與走廊、學(xué)校體育館地板以及鋼制家具等方面得以實(shí)用化。,（3） 減振鋼板的成形 如上所述，減振鋼板多為鋼板-樹(shù)脂-鋼板三層結(jié)構(gòu)的拘束型，根據(jù)中間層樹(shù)脂的形態(tài)不同，其成形方法可分為兩種。 ●一種為稀釋樹(shù)脂涂覆、壓接法。

34、 這種方法適合于采用常溫下黏結(jié)能力很強(qiáng)的樹(shù)脂成形塊狀減振鋼板的情形，其工藝過(guò)程如圖8-12所示。將塊狀鋼板清洗、干燥后，在其復(fù)合面上涂覆一層經(jīng)稀釋了的樹(shù)脂，再經(jīng)干燥后疊合，在輥式壓力機(jī)上壓合即得減振鋼板。,● 另一種成形法為采用具有熱熔化接合性樹(shù)脂膜進(jìn)行復(fù)合的方法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為樹(shù)脂膜夾層連續(xù)復(fù)合法)，其工藝過(guò)程如圖8-13所示。 由于近年來(lái)多層樹(shù)脂膜成形技術(shù)的進(jìn)步，已能比較容易地制備接合層-減振層-接合層型三層

35、樹(shù)脂膜，促進(jìn)了樹(shù)脂膜夾層復(fù)合法的應(yīng)用。樹(shù)脂膜夾層復(fù)合法使得采用卷狀板坯(板卷)進(jìn)行連續(xù)復(fù)合成為可能。,圖8-14所示為連續(xù)復(fù)合時(shí)的實(shí)際生產(chǎn)線示意圖。該生產(chǎn)線適合于采用板厚0.4～2.0mm，板寬800～1550mm的板卷成形減振鋼板。,樹(shù)脂膜夾層連續(xù)復(fù)合法各工藝步驟的要點(diǎn) ： ① 脫脂：為使鋼板與樹(shù)脂之間的接合良好，需要除去鋼板表面的油脂、灰塵。常用的方式有堿性液噴洗法，也有采用電解法除脂的。 ② 下板預(yù)熱：

36、為了能將樹(shù)脂膜貼合在鋼板的接合而，需要將鋼板加熱到樹(shù)脂的熱熔化接合溫度。 ③ 樹(shù)脂膜貼合：采用疊層輥將樹(shù)脂膜貼合到鋼板上。 ④ 上、下鋼板的加熱：將上鋼板與貼合了樹(shù)脂膜的下鋼板分別置于加熱爐內(nèi)加熱至樹(shù)脂的熔點(diǎn)以上。 ⑤ 輥壓：通過(guò)壓著輥將上、下鋼板壓合成一體。 ⑥ 冷卻：上、下鋼板壓合后，需對(duì)減振鋼板進(jìn)行冷卻，冷卻方式多為風(fēng)冷。,目前，由于鋼板加熱能力的限制，在線生產(chǎn)速度一般為每分幾米

37、至十幾米。只要設(shè)備的加熱能力足夠的話(huà)，理論上的成形速度可達(dá)100m/min。 還有以下兩種已經(jīng)實(shí)用化了的方法。一種是在常溫下將樹(shù)脂膜夾于鋼板之間，然后加熱進(jìn)行壓合的方法；另一種是通過(guò)將薄鋼帶纏繞在熱軋輥上實(shí)現(xiàn)連續(xù)預(yù)熱并貼合樹(shù)脂膜的成形方法。其工藝概要如圖8-15所示。,3. 鋁塑復(fù)合板 類(lèi)似于減振鋼板的結(jié)構(gòu)，鋁-塑復(fù)合板以鋁板或鋁箔為面料，以聚乙烯或聚氯乙烯為芯料，經(jīng)預(yù)處理、輥壓等工藝進(jìn)行復(fù)合。

38、 作為新型建筑、裝飾材料，鋁-塑復(fù)合板具有重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、隔音隔熱效果好、防火、防水，以及良好的耐沖擊、耐候性等，且外表美觀、使用方便、利于施工。主要用于賓館、酒樓、高檔公寓、商場(chǎng)的戶(hù)外裝修以及柜臺(tái)、家具等室內(nèi)裝修，還可以用于客車(chē)、火車(chē)、輪船等的室內(nèi)間隔材料，以及機(jī)械、儀器、電器設(shè)備等。,§8.3 擠壓復(fù)合 采用擠壓法可成形的金屬?gòu)?fù)合材料分為兩大類(lèi)： ● 一類(lèi)為分散(彌散)強(qiáng)化型復(fù)合材料，

39、即通常所說(shuō)的金屬基復(fù)合材料，一般采用粉末冶金或鑄造的方法制坯后進(jìn)行熱擠壓，以達(dá)到固化、賦予復(fù)合材料各種斷面形狀、提高材料致密度和性能等目的； ● 另一類(lèi)為層狀復(fù)合材料，如各種鋁包鋼線、雙金屬管等包覆材料，復(fù)合板、夾層板等層狀復(fù)合材料，以及其他特殊類(lèi)型的復(fù)合材料。,圖8-16所示為幾種典型的擠壓成形層狀復(fù)合材料，其中圖(a)、(b)為通常所謂的包覆材料，(c)為特殊類(lèi)型的層狀復(fù)合材料。,采用擠壓法制備層狀復(fù)合材料的歷史，可

40、以追溯到1879年法國(guó)的Borel、德國(guó)的Wesslau開(kāi)發(fā)的鉛包覆電纜生產(chǎn)工藝。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的正向擠壓包覆、側(cè)向擠壓包覆等方法在當(dāng)今仍被廣泛使用。1. 雙金屬管擠壓 所謂雙金屬管是指管壁為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層與外層為不同金屬或合金的一類(lèi)管材。 雙層化的目的是為了使管材同時(shí)具有多種機(jī)能(如高強(qiáng)度、耐蝕性、導(dǎo)熱性與加工性等)，以滿(mǎn)足管材內(nèi)外不同介質(zhì)(流體)的需要。 根據(jù)使用目的不同，內(nèi)外層

41、金屬的組合也不同。表8-5所示為雙金屬管的種類(lèi)及用途實(shí)例。,雙金屬管的成形方法主要有擠壓法、爆炸法、拉拔法、液壓擴(kuò)管法等。前兩種方法為冶金接合法，后兩種方法為機(jī)械接合法，擠壓法主要有復(fù)合坯料擠壓法與多坯料擠壓法。（1） 復(fù)合坯料擠壓法,復(fù)合坯料擠壓法的原理如圖8-17所示，擠壓前將成形內(nèi)外層用的兩個(gè)空心坯組裝成一個(gè)復(fù)合坯，然后進(jìn)行擠壓。,為了提高界面接合強(qiáng)度，需將內(nèi)外層坯料的接觸界面清洗干凈。同時(shí)，為了防止坯料加熱過(guò)程中產(chǎn)生氧化而影響

42、界面的接合，需要在復(fù)合坯組裝后采用焊接或包套的方法對(duì)坯料兩端端面上內(nèi)外層之間的縫隙進(jìn)行密封。 復(fù)合坯料擠壓法的最大的優(yōu)點(diǎn)是：擠壓時(shí)的延伸變形將使界面上產(chǎn)生較大比例的新生表面，同時(shí)?？赘浇鼣D壓變形區(qū)內(nèi)的高溫、高壓條件非常有利于界面原子的擴(kuò)散，從而達(dá)到冶金接合(或稱(chēng)金屬學(xué)接合)。,復(fù)合坯料擠壓法的最大的缺點(diǎn)是： ① 由于擠壓時(shí)金屬流動(dòng)不均勻，容易造成擠壓管材沿長(zhǎng)度方向內(nèi)外層壁厚不均勻，如圖8-18(a)所示

43、。因此，現(xiàn)行生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雙金屬管壁厚均勻性的要求很低，同一層(內(nèi)層或外層)在制品頭部和尾部的壁厚之差允許在50％以?xún)?nèi)。 ②如圖8-18(b)所示，當(dāng)內(nèi)外層坯料的變形抗力相差較大時(shí)，容易產(chǎn)生外形波浪、界面呈竹節(jié)狀甚至較硬層產(chǎn)生破斷的現(xiàn)象，因而金屬的組合受到很大限制。,復(fù)合坯料擠壓雙金屬管內(nèi)外層壁厚不均勻，主要起因于擠壓時(shí)金屬流動(dòng)不均勻，因而所有改善擠壓金屬流動(dòng)均勻性的措施，均有利于改善雙金屬管的壁厚不均勻性，例如，在良好的

44、潤(rùn)滑狀態(tài)下擠壓、選用合理的擠壓比與擠壓模角等。 綜上所述，控制復(fù)合坯料擠壓雙金屬管的質(zhì)量需要注意如下幾個(gè)方面的問(wèn)題： ① 復(fù)合坯料的界面干凈； ② 盡可能采用較大的擠壓比，增大界面的新生面比率，促進(jìn)冶金接合； ③ 內(nèi)外層材料的變形抗力差盡可能??； ④ 采用合適的擠壓條件，使擠壓時(shí)的金屬流動(dòng)盡可能地均勻； ⑤ 采用合適的擠壓溫度，控制界面上金屬間化合物的生成。,（2）多坯料擠壓法

45、 如上所述，常規(guī)的復(fù)合坯料擠壓法成形的雙金屬管，其內(nèi)外層壁厚均勻性差，同時(shí)由于內(nèi)外層材料的變形抗力不能相差太大，因而材料的組合受到限制。著者（謝建新）等人為成形高強(qiáng)度材料空心型材與新型復(fù)合材料而開(kāi)發(fā)的多坯料擠壓法。能很好地克服常規(guī)復(fù)合坯料擠壓法的缺點(diǎn)，適合于雙金屬管的成形。 圖8-19為采用多坯料擠壓法成形雙金屬管的實(shí)驗(yàn)裝置。成形用擠壓模采用雙層結(jié)構(gòu)，如圖8-20所示。,雙金屬管的成形過(guò)程如下。在位于OA斷面上的

46、兩個(gè)擠壓筒內(nèi)裝入外層管用坯料，在位于OB斷面上的兩個(gè)擠壓筒內(nèi)裝入內(nèi)層管用坯料。擠壓時(shí)，OB斷面上的兩個(gè)錠坯被擠人內(nèi)層擠壓模的焊合腔(見(jiàn)圖8-20)內(nèi)焊合，然后通過(guò)內(nèi)層擠壓模的?？琢魅胪鈱訑D壓模的焊合腔。在外層模焊合腔內(nèi)內(nèi)層管在保持新生表面無(wú)氧化、承受高溫和一定壓力作用的狀態(tài)下，被從OA斷面上的兩個(gè)擠壓筒內(nèi)擠入的外層管材料包覆，然后由外層擠壓模的?？琢鞒龀蔀殡p層管。 如上所述，由于內(nèi)層管是在表面無(wú)氧化、承受高溫和一定壓力作

47、用的狀態(tài)下與外層管復(fù)合成一體的，故可獲得良好接合狀態(tài)的內(nèi)外層界面。,圖8-21所示為采用多坯料擠壓法成形的純鋁A1050(相當(dāng)于L3)與鋁合金A2014(相當(dāng)于LD10)雙金屬管的外形。其中，內(nèi)層與外層的擠壓比均為8.7，擠壓溫度500℃。檢測(cè)分析的結(jié)果表明，無(wú)論是內(nèi)層強(qiáng)度高于外層或者反之，內(nèi)外層厚度在制品的長(zhǎng)度方向與圓周方向尺寸均勻，這是常規(guī)的復(fù)合坯料擠壓法所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，也表明采用多坯料擠壓法成形雙金屬管時(shí)，內(nèi)外層材料組合的自由度大。

48、,熱擠壓狀態(tài)雙金屬管內(nèi)外層界面附近的光學(xué)顯微組織如圖8-22所示，界面附近無(wú)孔洞、空隙或夾雜等缺陷存在，接合狀態(tài)良好。電子探針顯微分析(EPMA)的結(jié)果表明，A2014合金層中的Cu元素越過(guò)界面向A1050純鋁層進(jìn)行了擴(kuò)散，擴(kuò),散層厚度達(dá)10?m以上。 以上結(jié)果證明內(nèi)外層界面為冶金接接合，這種高性能的界面接合是除復(fù)合坯料擠壓法以外的其他方法(如擴(kuò)管、拉拔等方法)成形雙金屬管時(shí)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。,由上述討論可知，采用多坯料擠壓

49、法成形雙金屬管具有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 直接采用圓形坯料進(jìn)行擠壓，可以省去制備復(fù)合坯料的工序； ② 制品的內(nèi)外層壁厚尺寸均勻，無(wú)竹節(jié)、斷層、起皮等缺陷產(chǎn)生； ③ 內(nèi)外層界面焊合質(zhì)量好，達(dá)到金屬學(xué)的接合； ④ 坯料組合自由度大，即使是材料的變形抗力相差較大的內(nèi)外層組合也能正常成形。 多坯料擠壓法的缺點(diǎn)是，坯料加熱、擠壓裝料等操作以及擠壓工模具的結(jié)構(gòu)較常規(guī)擠壓法復(fù)雜。,2.

50、 包覆材料擠壓 包覆材料可分為普通包覆材料(或稱(chēng)單芯包覆材)與多芯包覆材兩大類(lèi)。 最為常見(jiàn)的單芯包覆材有各種包覆線材，如電線、電纜，高強(qiáng)度導(dǎo)線或耐蝕導(dǎo)線，異型復(fù)合導(dǎo)電材料，以及一些特殊用途的包覆材料。 典型的多芯包覆材料是低溫超導(dǎo)多芯復(fù)合線。,（1） 單芯包覆材料 表8-6為各種單芯包覆線材的代表，用于導(dǎo)電或電器元件的線材占主要多數(shù)。 這一類(lèi)復(fù)合線材的特點(diǎn)

51、是，在利用銅、鋁的優(yōu)秀導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，鋁的低密度(?=2.7g/cm3)的同時(shí)，通過(guò)復(fù)合賦予線材以特殊的物理性能(如低線膨脹系數(shù))或高強(qiáng)度、高剛性、耐蝕耐磨性等。 表中的裝飾用鈦芯包覆線主要是為了利用鈦的低密度(? =4.5g/cm3)、高剛性等優(yōu)點(diǎn)，而彌補(bǔ)鈦的焊接性、電鍍性以及伸線(拉拔)加工時(shí)表面質(zhì)量差等缺點(diǎn)。,另一類(lèi)單芯包覆材料是斷面形狀為非圓形的異型復(fù)合導(dǎo)電材料，常見(jiàn)的有如圖8-23所示的銅包鋁(或鈦包銅)導(dǎo)電材料與

52、鋁包鋼電車(chē)導(dǎo)線。 對(duì)于銅包鋁導(dǎo)電材料，橫斷面上銅面積的比例約占10％～15％。,單芯包覆材料的成形主要采用擠壓或擠壓后再進(jìn)行拉拔的方法。代表性的擠壓?jiǎn)涡景卜ㄓ腥缦聨追N： ① 復(fù)合坯料常規(guī)擠壓法； ② 靜液擠壓法； ③ 連續(xù)擠壓法； ④ 帶張力擠壓法； ⑤ 多坯料擠壓法。 其中前兩種方法為采用復(fù)合坯料進(jìn)行擠壓的方法，包覆材與芯材同時(shí)產(chǎn)生塑性變形；

53、后三種方法屬于單純包覆法，芯材一般不產(chǎn)生塑性變形。,A 復(fù)合坯料常規(guī)擠壓法(芯材變形) 芯材同時(shí)產(chǎn)生塑性變形的復(fù)合坯料常規(guī)擠壓法是單芯包覆材料成形的最基本的方法，成形原理如圖8-24所示。,與雙金屬管復(fù)合坯料擠壓成形時(shí)的情形一樣，這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，且因?yàn)樽冃瘟看?，加之熱擠壓時(shí)變形區(qū)內(nèi)高溫高壓的作用，復(fù)合制品的界面比較容易實(shí)現(xiàn)冶金接合。,由于擠壓流動(dòng)不均勻性的特點(diǎn)，擠壓制品沿長(zhǎng)度方向包覆比(也稱(chēng)包覆率

54、，定義為包覆層的厚度與制品直徑之比，或包覆層的斷面積與制品橫斷面積之比)不均勻嚴(yán)重。 當(dāng)內(nèi)外層材料的變形抗力或塑性流動(dòng)性能相差較大時(shí)，還容易產(chǎn)生波浪、竹節(jié)、芯材破斷、包覆層破斷、內(nèi)外層之間鼓泡、表面皺紋等缺陷，如圖8-25所示。,在常規(guī)缺陷中，竹節(jié)、芯材破斷 、表面皺紋缺陷多見(jiàn)于內(nèi)硬外軟(即芯材變形抗力高于包覆層的變形抗力)的金屬組合；包覆層破斷缺陷多見(jiàn)于外硬內(nèi)軟的金屬組合，而內(nèi)外層之間鼓泡缺陷則是因?yàn)榻缑嬗杏臀?、氣體存在

55、所致。 通過(guò)選用具有合適模角的擠壓模，在坯料與擠壓筒壁之間進(jìn)行潤(rùn)滑等措施，可以減輕或減少缺陷的形成，擴(kuò)大擠壓成形范圍。,為了獲得界面接合質(zhì)量高的包覆材料，與雙金屬管的復(fù)合坯料擠壓成形時(shí)的情形一樣，在確定擠壓工藝時(shí)，需要注意如下一些問(wèn)題： ① 保證坯料界面干凈，防止坯料復(fù)合后放置過(guò)程中或加熱過(guò)程中產(chǎn)生界面氧化。 ② 采用較大的擠壓比，保證界面在變形過(guò)程中產(chǎn)生足夠的新生面。 在熱擠壓條件下，

56、對(duì)于接合性能好的金屬組合，擠壓比在2以上的變形程度即可獲得滿(mǎn)意的接合強(qiáng)度；而對(duì)于接合性能較差的金屬組合，則應(yīng)盡可能采用較大的擠壓比(4～5以上)。在冷擠壓條件下，要獲得較高的界面接合強(qiáng)度，一般需要擠壓比達(dá)到5，7以上，而要獲得冶金接合，則需要擠壓比達(dá)到10～20以上的變形程度。,③ 控制擠壓溫度以防止在界面上形成金屬間化合物。例如，鈦包銅復(fù)合材料擠壓時(shí)，當(dāng)擠壓溫度低于700℃時(shí)，界面化合物層非常薄；而當(dāng)擠壓溫度高于800℃時(shí)，界面化合物

57、層厚度迅速增加，嚴(yán)重影響界面的接合質(zhì)量。當(dāng)內(nèi)外層材料在熱擠壓溫度下容易形成化合物?？梢钥紤]在內(nèi)外層金屬之間加入過(guò)渡層金屬箔，以提高界面接合質(zhì)量。例如，對(duì)于上述的鈦／銅復(fù)合材料，以及鐵系復(fù)合材料可加Ni或Ni合金箔。 ④ 對(duì)于雖不易形成化合物，但接合性能較差的金屬組合，也可以在復(fù)合界面之間添加有利于提高接合強(qiáng)度的過(guò)渡金屬層。,B 靜液擠壓法 靜液擠壓時(shí)，由擠壓軸施加的擠壓力通過(guò)黏性介質(zhì)作用到坯料上面而實(shí)現(xiàn)擠壓

58、，如圖8-26所示。,由于坯料與擠壓筒壁、坯料與擠壓墊片之間填充有黏性介質(zhì)而不產(chǎn)生直接接觸，且坯料與擠壓模之間的潤(rùn)滑狀態(tài)良好，從而大大改善了金屬流動(dòng)的均勻性。,采用靜液擠壓法有利于克服常規(guī)的正向擠壓法成形復(fù)合材料時(shí)容易產(chǎn)生的各種擠壓缺陷，尤其是沿制品長(zhǎng)度方向包覆層厚度不均勻的問(wèn)題。由于復(fù)合是在高壓、芯材與包覆層同時(shí)產(chǎn)生塑性變形的條件下進(jìn)行的，可以獲得高質(zhì)量的復(fù)合界面。此外，與常規(guī)的擠壓方法相比，靜液擠壓可以在室溫或較低的溫度下實(shí)現(xiàn)大變形

59、擠壓，因而適合于在高溫下容易形成金屬間化合物的復(fù)合材料的成形。 由于上述特點(diǎn)，靜液擠壓廣泛應(yīng)用于各種精密電子器件用復(fù)合導(dǎo)線、耐蝕性復(fù)合導(dǎo)線、復(fù)合電極等斷面形狀較為簡(jiǎn)單的實(shí)心材料的成形。,靜液擠壓包覆時(shí)獲得無(wú)缺陷制品(簡(jiǎn)稱(chēng)健全制品)的條件與包覆率、擠壓比、擠壓溫度下芯材與包覆材的變形抗力比、模角、界面摩擦系數(shù)等密切相關(guān)。 靜液擠壓工藝因金屬組合、包覆率、制品尺寸與斷面形狀等的不同而異。 銅

60、包鋁的靜液擠壓工藝之一例為：復(fù)合錠坯的外徑為170mm(其中，銅包覆層的斷面積比例為10％～15％)，擠壓在室溫下進(jìn)行(高溫下擠壓銅與鋁容易發(fā)生反應(yīng))，擠壓制品為直徑9～50mm的圓棒或20mm×5mm～100mm×12mm的矩形斷面。,化工、電鍍工業(yè)上用作電極的鈦包銅棒的成形工藝過(guò)程如圖8-28所示，其中靜液擠壓溫度在650～700℃之間，擠壓復(fù)合棒的界面接合強(qiáng)度可達(dá)120～150MPa。,靜液擠壓法成形包覆材料的

61、主要缺點(diǎn)是，生產(chǎn)效率低，成本高，不適合于復(fù)雜斷面形狀材料的包覆。 這主要是由于坯料的制備復(fù)雜、一支坯料的擠壓周期長(zhǎng)(非擠壓時(shí)間長(zhǎng))、成材率低、擠壓初期高壓液體的密封困難等原因所致。雖然與常規(guī)的正向擠壓法相比，靜液擠壓時(shí)金屬流動(dòng)的均勻性較好，因而制品長(zhǎng)度方向上包覆比的均勻性等大大提高，但包覆比不均勻性仍有一定程度的存在。當(dāng)擠壓溫度較高時(shí)，異種金屬之間仍容易生成脆性化合物，對(duì)金屬的綴合以及擠壓后復(fù)合材料的性能均有較大影響。

62、 此外，與常規(guī)的正向擠壓法一樣，所定擠壓溫度下芯材與包覆材的變形抗力不能相差太大，否則容易產(chǎn)生波浪、竹節(jié)、芯材或包覆層破斷等缺陷。,C 連續(xù)擠壓法(Conform：Continuous extrusion forming) 連續(xù)擠壓包覆成形的基本原理如圖8-29所示，適合于芯材無(wú)變形的連續(xù)包覆成形，如用作架空高壓線的鋁包鋼線和電車(chē)輸電導(dǎo)線等。該法依靠槽輪的摩擦將原料鋁桿連續(xù)咬,入，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)和較高速度

63、的包覆。為了實(shí)現(xiàn)薄層包覆(即低包覆率)，需要在出口側(cè)對(duì)包覆線材施加張力。除如圖所示的單輪單槽方式(只有一槽的單輪方式)外，還有單輪雙槽、雙輪雙槽等方式，但其基本的成形原理與單輪單槽相同。,D 帶張力擠壓法 這是一種在擠壓機(jī)的前方對(duì)包覆制品施加張力，以實(shí)現(xiàn)低包覆率(包覆層厚度很小)的擠壓法，通常用于在成形溫度下芯材的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于包覆材的強(qiáng)度這樣一類(lèi)包覆制品的成形。帶張力擠壓法包括普通正向擠壓、分流模擠壓、側(cè)向擠壓等三種主

64、要形式，如圖8-30所示。,帶張力擠壓法具有如下特點(diǎn)： ① 隨著擠壓比的增加(包覆層厚度的減小)，擠壓所需壓力上升；而隨著前方張力的增加，擠壓所需壓力迅速下降，包覆層的最大擠壓比很快上升，可高達(dá)15000以上(包覆層的厚度可薄到0.1mm以下)。 ② 該方法非常適合于鋁包鋼導(dǎo)線以及耐蝕鋼線(例如露天條件下使用的鋼絲網(wǎng)，鋁包覆層在0.1mm以下)的成形，且鋼線的強(qiáng)度、材質(zhì)、尺寸以及鋁包覆層的厚度適用范圍寬。也

65、可適用于斷面形狀較為簡(jiǎn)單的異型線包覆。 ③ 制品芯材無(wú)偏心，包覆層沿周向和長(zhǎng)度方向厚度均勻。,圖8-3l為利用帶張力普通正擠壓法的實(shí)際鋁包鋼導(dǎo)線生產(chǎn)線示意圖。其中，鋼線的清洗有扒皮模扒皮、鋼絲刷除氧化皮等方法；前處理主要包括脫脂、風(fēng)干、吹凈等工藝。根據(jù)需要，擠壓復(fù)合的包覆線材還可采用流體潤(rùn)滑模拉拔法進(jìn)行后續(xù)加工。,（2）多芯包覆材料(低溫超導(dǎo)復(fù)合線) 最為典型的擠壓多芯包覆材料是低溫超導(dǎo)復(fù)合線材，一般是由幾

66、百乃至上千根直徑為十幾至數(shù)十微米超導(dǎo)纖維復(fù)合在一起而成。 超導(dǎo)材料基本上可以分為金屬系與氧化物系兩大類(lèi)，前者為低溫超導(dǎo)材料，后者為高溫超導(dǎo)材料。 目前，已在較廣范圍獲得實(shí)用的低溫超導(dǎo)材料有Nb-Ti合金(發(fā)現(xiàn)于1957年，臨界溫度9.2K、4.2K下臨界磁場(chǎng)12T)、Nb3Sn化合物(發(fā)現(xiàn)于1954年，臨界溫度18K、4.2K下臨界磁場(chǎng)22.5T)以及與Nb3Sn為同一類(lèi)型的(Nb-Ti)3Sn等。這些

67、超導(dǎo)材料的主要特點(diǎn)是加工性能好，可加工成長(zhǎng)尺寸線材或線卷，且性能穩(wěn)定。,由于電場(chǎng)、磁場(chǎng)的作用致使超導(dǎo)導(dǎo)體移動(dòng)而產(chǎn)生的摩擦熱，電流與磁場(chǎng)分布變化所引起的超導(dǎo)導(dǎo)線發(fā)熱，均有可能引起超導(dǎo)狀態(tài)的破壞而成為常導(dǎo)體。為了防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，需要采用電阻小、熱傳導(dǎo)性能良好的銅或鋁進(jìn)行包覆，以便在有局部發(fā)熱時(shí)，其熱量能被迅速逸散掉。為了確保上述散熱效果，希望超導(dǎo)導(dǎo)體本身成為細(xì)小纖維，每一根纖維均能用銅或鋁包覆起來(lái)，然后再將包覆纖維復(fù)合成多芯復(fù)合導(dǎo)線。

68、 Nb-Ti多芯復(fù)合線的加工工藝過(guò)程如圖8-32所示。,首先將電弧爐熔制的Nb-Ti 鑄坯擠壓或軋制成圓棒狀，對(duì)表面進(jìn)行研磨、清洗后插人經(jīng)過(guò)清洗的銅管內(nèi)進(jìn)行拉拔成形，制得六角形的銅包覆Nb-Ti復(fù)合棒。然后將復(fù)合棒切斷成一定尺寸長(zhǎng)度，經(jīng)矯直、表面研磨與清洗加工后，以緊密堆積方式排列于銅圓筒內(nèi)，采用電子束焊接法將兩端封閉，制成復(fù)合擠壓坯。最大的復(fù)合擠壓坯外徑可達(dá)400mm，長(zhǎng)l000mm，重400kg。采用靜液擠壓法將復(fù)合