本发明专利技术属于金属材料加工技术领域，特别涉及一种提高铜/铝冷轧复合超薄带材界面结合强度的方法，将0.1~0.15mm的超薄铜/铝冷轧复合超薄带材进行热处理，同时施加正向磁场由0T升到0.01~6T，然后开始对试样进行加热，以5~10℃/s的升温速度升到350~450℃后，保温5~30min，然后降温冷却至室温，待温度降到室温时，降低磁场强度至0T，取出样品。本发明专利技术在铜/铝冷轧超薄复合带的热处理过程中施加电磁场，样品界面层的平均尺寸减少、剪切强度提高、屈强比降低、塑性指标-伸长率大幅度提升，提高了铜/铝冷轧复合超薄带材界面结合强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料加工
，特别涉及。
技术介绍
随着现代工业对于金属材料的性能要求越来越高、对材料结构的改进要求也越来越强烈，单一金属材料已经无法满足这些需求，于是，集不同材料的物理、化学、力学性能和价格差别于一体的新型复合材料应运而生，这将更有效的利用材料的特性，并克服和弥补单一材料性能的不足，从而获得综合性能更加优异的新材料。因此开发和制备这些具备优异或特殊性能新材料的相关技术也就成了当代冶金材料领域科技人员的研究重点，其中低成本、高性能的金属复合材料的加工成型技术不仅受到工程技术人员的重视，并且已经列入到国家重点支持的高新
，今后必将从政策和资金两个方面给予扶持。中国是一个贫铜富铝的国家，中国电工行业中载流导体材料年消耗铜材占全世界铜材消耗总量的近三分之一，因此铜材成为中国除了石油之外的另一重要的战略资源。自上世纪90年代以来，随着有色金属资源短缺加剧，铜材价格大幅上涨，导致铜材生产企业及客户的生产与使用成本大幅提高。因此在保证原有铜材使用性能基础上，开发新型材料替代传统材料成为国内外生产企业研发的热点，采用替代性复合材料进而降低原料成本已经成为国内外铜材生产与应用的一种发展趋势。金属铜具有很好的导电性能和焊接性能，但资源稀缺，加工昂贵，金属铝导电性好，价格相对低廉，但铝的焊接、灭弧、耐磨以及导电、导热性能等都比铜的差，在很多场合以铝材直接替代铜材较困难，以铜包铝形成铜包铝的复合带材，既可节省金属铜的消耗，还能保持纯铜材料所具有的延展性、导电性、可焊性、耐蚀性等特点。加上我国铝资源很丰富，铝的价格低于铜，其密度不到铜的1/3，这就意味着在重量相同的条件下，铝材的长度是纯铜材的3倍。特别是在通讯领域，有线电视信号和移动通讯信号频率较高，一般在 500-800MHZ,由于“趋肤效应”使高频电流集中在导体的表面传输，当用纯铜进行信息传输时，中心部位的铜没有起到主要传输信号的作用，所以用铝材来部分替代中间层的铜材是非常理想的方法，可以大大节省我国较为缺乏并且价格昂贵的铜资源。实际上不止通信领域，以铜包铝复合带代替应用面特别广、需求量特别大的铜带，在电力传输领域也将具有更广泛的应用前景，有望形成巨大的产业。开发适合工业规模生产的高效、低能耗复合技术，制备铜/铝复合带新型材料，无疑将会给我国迅速发展的电子、电力、机械制造等工业领域提供可供选择的理想的新产品，产生显著的经济效益，而且对于合理利用资源，保证国民经济可持续发展具有重要的社会效益。所以此项技术的开发己经成为国内外研究者努力的目标。铜/铝两种金属冷轧复合后在界面上的结合仅仅是物理结合，并没有达到冶金结合的程度，同时，由于两种材料的不均匀变形，会在基体产生较严重的残余应力，对复合后性能影响很大。因此，为了提高复合带的综合性能，必须进行轧后退火。通过退火，一方面可以使组元层间金属相互扩散，使结合面实现冶金结合，从而提高结合强度；另一方面使基体内部残余应力松弛，塑性得到恢复。主要问题是控制复合界面宽度和界面化合物的形态及分布问题。在铜/铝复合及其热处理过程中，铜与铝既能形成固溶体，也与铝形成化合物。在铜与铝相互作用时，界面层一般包括如下几部分，靠近基体是固溶体区，中间是铜铝原子相互作用而形成的化合物区，铜招间可以形成CuAl、CuAl2> Cu2A14、Cu4Al9等多种硬而且脆的化合物，这些化合物生长速度很快，存在形式复杂，扩散区无论产生哪种晶格类型的铜/铝金属间化合物，均会导致复合带的结合强度降低，且导电性变差，因此这种过渡层不能太厚。控制界面层厚度与控制界面化合物的形态与分布问题，归根到底是控制扩散问题，控制铜铝间的扩散，使其既达到冶金结合的目的，又保持其界面薄而均匀，实现复合带既保持有一定强度，塑性又有很大的提高。对于厚度在O. 15mm以下的超薄复合带，其界面对复合材料的性能(主要是塑性)有着更加显著的影响，在实施热处理以提高界面强度的研究中，人们的现有技术也仅仅局 限于常规的热处理手段，但是，复合材料界面的很多问题，诸如复合后界面形态的控制问题、界面化合物的抑制问题、界面与复合带组织性能的关系问题、基体的回复、再结晶问题等等，现有常规热处理技术并不足以给予解决，使得复合薄带在使用中由于塑性低，易于断带，而造成铜铝冷轧复合薄带应用的巨大障碍。随着“材料电磁过程”的提出和现代电磁技术的发展，磁场被广泛应用于金属材料的扩散与相变过程中。磁场的抑制和促进作用可以使原来复杂甚至混乱的过程变得较为简单，易于直接了解物质本性和科学规律，磁场作用的无接触性，避免了对金属材料的污染。因此，磁场对金属扩散、相变的影响受到越来越多的重视。扩散与相变过程一般受相变热力学和动力学控制。在金属扩散与相变过程中施加磁场，由于各相之间磁各向异性磁化率的不同，影响了吉布斯自由能的大小，从而影响各相稳定性；也会导致磁场下各相受力不同，影响形核、晶粒长大以及晶粒取向，改善组织排列。所以，磁场对改善金属的组织结构，提高材料的性能起到了重要作用。按照磁体磁化时磁化率的大小和符号，可以将物质的磁性分为五个种类抗磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性。由于抗磁性材料的磁化率非常小，长期以来，磁场对抗磁性材料的作用一直被人们所忽略。近年来，由于超导技术的发展，强磁场被应用到了抗磁性材料的制备过程中。这是由于磁化力正比于磁感应强度的平方，IOT下非磁性体所受到的磁化力和O. OlT下的强磁性体所受到的磁化力相当。得益于超导磁体技术的发展，磁性材料和非磁性材料都可以在磁场下进行加工处理。通过外加磁场使材料发生取向或改性，进而改善材料的电、磁、热以及机械性能，得到新型功能材料。因此，磁场处理将会成为制备新型功能材料的有效工具，而且强磁场技术的进步将会进一步推动新型功能材料研究的发展。金属或合金热处理过程中施加强磁场是改善其组织结构，提高力学性能的有效方法之一，目前，有关强磁场在材料科学中应用的理论和实验研究迅速增多，目前已在结晶凝固、热处理、塑性加工、对流传热、液体悬浮和分离等方面进行了广泛的探索性研究，涉及超导陶瓷材料、磁性材料、高分子材料、金属材料等，形成了一个全新的、内涵丰富的研究领域。在材料的热处理中施加磁场，特别是强磁场，可以促进或抑制原子的扩散。研究表明，Al-Cu扩散偶的界面层厚度与不加磁场的扩散层的厚度相比，发生了明显的变化，其中间相的生长符合抛物线成长规律。Al-Zn合金扩散偶的界面层厚度随着磁场强度和频率的增加，Al原子和Zn原子的扩散明显加快。超高强铝合金磁场退火的研究表明，交流磁场促进了退火过程中溶质原子的扩散，从而加速了第二相的溶解，降低了再结晶温度，促进了合金的再结晶过程。金属铜、铝虽然是非磁性材料，但是在磁场中都能被磁化而显示出宏观磁性，Cu是典型抗磁性材料，Al是顺磁性材料，铜铝经轧制复合后形成扩散偶，在强磁场中能表现出2种不同的扩散趋势，在正向强磁场(磁力线由铜层指向铝层)作用下，Al、Cu原子向远离界面方向运动，使得铝铜原子相互作用能力减弱，化合物量减少，界面变薄；反之，施加负向磁场(磁力线由铝层指向铜层)时，Al、Cu原子向着界面方向运动，促进界面处铝铜原子扩散，铜铝相互渗透能力增强，反应剧烈，表现为界面变厚，化合物量增本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高铜/铝冷轧复合超薄带材界面结合强度的方法，其特征在于按以下步骤进行：将0.1~0.15mm的超薄铜/铝冷轧复合超薄带材进行热处理，同时施加正向磁场由0T升到0.01~6T，然后开始对试样进行加热，以5~10℃/s的升温速度升到350~450℃后，在350~450℃下保温5~30min，然后开始降温，以10~20℃/min的平均冷却速度冷却至室温，待温度降到室温时，降低磁场强度至0T，取出样品。
【技术特征摘要】
1.一种提高铜/铝冷轧复合超薄带材界面结合强度的方法，其特征在于按以下步骤进行 将0. 1^0. 15mm的超薄铜/招冷轧复合超薄带材进行热处理，同时施加正向磁场由OT升到0. 01 6T，然后开始对试样进行加热...
【专利技术属性】
技术研发人员：王平，刘静，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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