一种具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材的制备方法技术

本发明专利技术属于合金线材制备技术，具体地说是一种具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材的制备方法。采用直流电场作用下的连续凝固技术，凝固速度在5-50mm/s，通过选取偏晶型合金和绝缘材料(如金属氧化物陶瓷、氮化硼等)为坩埚(或坩埚、结晶器内壁的涂层)材料，采用直流电场作用下的连续凝固技术，制备具有弥散相面表层的偏晶合金复合线材。本发明专利技术通过选取适当的偏晶型合金(如Al-Pb、Al-Bi、Cu-Co系合金等)及绝缘材料(如金属氧化物陶瓷、氮化硼等)为坩埚(或坩埚、结晶器内壁的涂层)材料，在直流电场作用下进行连续凝固，使偏晶合金液-液相变过程中的弥散相液滴向试样表面迁移并形成弥散相层，制备具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材，满足工业需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金线材制备技术，具体地说是一种具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材的直流电场作用下连续凝固制备方法。
技术介绍
金属(合金)复合线材，如铜包钢、铜包铝、锡包铜、铜包铝-镁合金线材等，具有良好的综合物理、力学、耐蚀等性能，在电力、交通等行业具有广阔的应用前景。开发特种金属(合金)复合线材及其制备技术是近年来材料科学 领域的主要研究方向之一，受到广泛重视，现已开发了多种金属复合线材的制备技术，如双带轧压法、静液挤压法、电镀法、热浸涂法、包复焊接法、套管法等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，提出通过适当地选取合金系、合金成分和坩埚(或连铸结晶器涂层)材料，通过在直流电场作用下进行连续凝固，使偏晶合金液-液相变过程中弥散相液滴向试样表面迁移，获得具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材。本专利技术的技术方案是，采用直流电场作用下的连续凝固技术，凝固速度在5_50mm/s(优选为5_20mm/s),选取偏晶合金,采用绝缘材料(如金属氧化物陶瓷、氮化硼等)为坩埚(或坩埚、结晶器内壁的绝缘涂层)材料，制备具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材。所述合金选用弥散相电导率比基体相电导率低的偏晶型合金，如招基Al-Pb、Al-Bi、Al-In系合金，铜基Cu-Co系合金等。所述Al-Pb 偏晶合金为 Al-(5_15)wt% Pb。所述偏晶合金复合线直径为l_20mm。本专利技术的原理如下偏晶合金(见图I)连续凝过程中，弥散相液滴会在熔体内沿径向温度梯度的作用下向i甘祸(结晶器)中心轴迁移，即Ma rangoni迁移。弥散相液滴沿试样径向的Marangoni迁移速度(G)为r =__^H(!) {2λη+ XD)^m +3ηΒ^ dT dr式中Y为弥散相液滴与基体熔体间的界面张力，T为温度，λ D，λ m为弥散相液滴和基体熔体的热导率，IId和nm为弥散相液滴和基体熔体的动力学粘度(在基体熔体所处温度条件下)，r为沿试样径向的坐标长度(试样轴线为径向坐标的原点)，$为弥散相液dT滴与基体熔体间界面张力的温度系数 为沿试样径向的温度梯度，R为弥散相液滴半径。 因此，在通常的连续凝固条件下，偏晶合金凝固后线材表面呈现一弥散相贫瘠层，见图2。本专利技术通过选取弥散相电导率比基体相电导率低的偏晶型合金(如Al基Al-Pb、Al-Bi系合金等)、使用绝缘材料(如金属氧化物陶瓷、氮化硼等)作为坩埚(或坩埚、结晶器内壁的涂层)材料，使熔体在沿坩埚(结晶器)轴向直流电场作用下凝固。直流电流与其产生的磁场之间相互作用，在熔体内产生沿径向的电磁力场。由于基体熔体的电导率高于弥散相液滴的电导率，在给定直流电场作用下，基体熔体中通过的电流密度及所受的电磁力密度也较高，因而，弥散相液滴受到一沿试样径向的电磁合力的作用而倾向于向试样外表面迁移，弥散相液滴所受的沿试样径向的电磁合力(F)和此电磁力导致的迁移速度(Ve)为权利要求1.一种具有弥散相表面层的合金复合线材的制备方法，其特征在于 采用直流电场作用下的连续凝固技术，选取偏晶合金为原料，用于连续凝固或连续定向凝固装置，凝固速度在5-50mm/S，采用绝缘材料为坩埚或结晶器材料、或坩埚或结晶器内壁的涂层材料，沿坩埚或结晶器轴向向偏晶合金熔体通入直流电流，制备具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材。2.按照权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述绝缘材料为金属氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、或硅化物陶瓷。3.按照权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述偏晶合金为弥散相电导率比基体相电导率低的偏晶型合金。4.按照权利要求I所述的制备方法，其特征在于选用弥散相电导率比基体相电导率低的偏晶型合金，如铝基Al-Pb系合金、Al-Bi系合金、Al-In系合金或铜基Cu-Co系合金。5.按照权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述制备的偏晶合金线材的直径为l-20mmo6.按照权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述通过熔体的直流电流的电流密度满足式(5)时，线材表面弥散相层的厚度较薄；7.按照权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述通过熔体的直流电流的电流密度满足式(6)时，线材表面弥散相层的厚度较厚；全文摘要本专利技术属于合金线材制备技术，具体地说是。采用直流电场作用下的连续凝固技术，凝固速度在5-50mm/s，通过选取偏晶型合金和绝缘材料(如金属氧化物陶瓷、氮化硼等)为坩埚(或坩埚、结晶器内壁的涂层)材料，采用直流电场作用下的连续凝固技术，制备具有弥散相面表层的偏晶合金复合线材。本专利技术通过选取适当的偏晶型合金(如Al-Pb、Al-Bi、Cu-Co系合金等)及绝缘材料(如金属氧化物陶瓷、氮化硼等)为坩埚(或坩埚、结晶器内壁的涂层)材料，在直流电场作用下进行连续凝固，使偏晶合金液-液相变过程中的弥散相液滴向试样表面迁移并形成弥散相层，制备具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材，满足工业需求。文档编号B22C3/00GK102950273SQ20111024224公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日专利技术者赵九洲, 江鸿翔 申请人:中国科学院金属研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有弥散相表面层的合金复合线材的制备方法，其特征在于：采用直流电场作用下的连续凝固技术，选取偏晶合金为原料，用于连续凝固或连续定向凝固装置，凝固速度在5?50mm/s，采用绝缘材料为坩埚或结晶器材料、或坩埚或结晶器内壁的涂层材料，沿坩埚或结晶器轴向向偏晶合金熔体通入直流电流，制备具有弥散相表面层的偏晶合金复合线材。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵九洲，江鸿翔，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
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