铜 钢复合材料及其制备工艺
水平连铸铜覆钢制造工艺
水平连铸铜覆钢制造工艺一、铜覆钢复合材料概述铜覆钢双金属复合材料是将铜与钢两种金属通过一定的工艺加工而成的复合导体。
该导体既有钢的高强度、优异的弹性、较大的热阻和高导磁特性，又有铜的良好导电性能和优良的抗腐蚀性能，因而被广泛运用于接地防雷装置（如接地棒、接地线、引下线、避雷线、避雷针等）、信号传输（如同轴电缆内导体、电子管脚、电话引入线、波传输反射网等）、承力索（如铁路吊弦、载流承力索、机车牵引线）等等。
二、制造铜覆钢栓金属复合材料的工艺1电镀（电铸）法：将处理干净的钢丝（钢棒）通过电镀槽，利用电解原理，在钢的表面镀上一层铜（先镀镍，再镀铜，要不然铜镀不上去）。
该工艺也称冷镀工艺。
主要优点是：制造成本低；主要缺点是：铜层薄（铜层厚度最厚0.25mm，在地上一剐蹭铜就没了）、铜钢结合面会残留电解液、存在内部电化学腐蚀，对环境有污染。
2套管法：将处理干净的铜棒插入钢管内，利用直拉机拉丝模的束紧力将铜管束紧在铜棒的外表面。
该工艺也称冷轧包覆法，即用机械力将铜层包覆在钢芯上，主要优点是：工艺简单、成本低；主要缺点是：铜钢结合力差（机械结合，铜层易分离、脱落），无法满足大长度要求，另因两种不同金属间存在间隙，深入地下易形成原电池效应，从而增加腐蚀速度。
3水平连铸法：将处理干净的钢丝（钢棒）在氮气保护下加热到较高温度，同时利用工频炉将电解铜加热熔化，将钢丝（钢棒）快速通过铜液并在出口处结晶成铜包钢棒，再拉制成铜包钢导体。
该工艺的主要优点是：铜与钢实现了冶金分子结合、成为单一复合体、可任意调节铜层厚度（常规0.5mm 以上），产品品种较多；主要缺点是：工艺较复杂、相比之下成本高。
三、铜覆钢防雷接地产品随着电子通讯的不断普及和大型石油石化、电站、超高压输变电线路及高层建筑不断涌现，防雷接地装置在人和电力、电子设备的安全保护方面扮演着生死攸关的角色，其可靠性已越来越受到人们的重视。
用型钢或者建筑物基础作为接地体，虽然减慢了钢的腐蚀，但因锌比钢活泼，锌的腐蚀速度比钢更快，由于镀层锌与土壤接触，而它却在不断的腐蚀之中，接地电阻随锌层的腐蚀不断变化，稳定性差，使用寿命较短，每年还需检测电阻阻值，工作量大。
铜基复合材料制备
铜基复合材料制备
铜基复合材料制备技术是一种多功能、多孔且高度可定制的技术。
不仅可以提高材料性能，还可以增强材料的耐磨、耐腐蚀、导电性、热传导性等，因此在金属制造、电子设备、航空航天等领域得到广泛应用。
那么，铜基复合材料制备方法有哪些呢？
1. 热压法
热压法是一种常见的制备铜基复合材料的方法，通过高温和高压的作用下将多种材料（如纤维和复合材料）与铜粉一起压制，使其结合紧密，形成一种具有多种性质的新型材料。
2. 粉末冶金法
粉末冶金法是一种通过粉末混合、压制和烧结等工艺制备铜基复合材料的方法。
该方法的优点是可以添加其他类型的粉末，从而得到更多种类的复合材料，广泛用于高强度、高能耗和金属材料加工。
3. 电沉积法
电沉积法是一种将多种金属或非金属物质附着在铜表面，并将它们与铜粉结合起来的方法。
这种技术可以制备低尺寸的复合材料，有助于制备具有微观和宏观复杂性的新材料。
4. 其他方法
还有其他的一些方法如熔融法、蒸发沉积法、化学沉积方法、化学气
相沉积法等，这些方法都根据不同的材料组成和制备条件进行操作。
总的来说，铜基复合材料制备技术非常广泛，可以根据特定的应用、性能和生产条件选择合适的方法。
未来，这种技术将在许多领域的应用中发挥出更大的作用。
铜钢复合材料的应用与生产综述
铜/钢复合材料的应用与生产综述0 引言为了使金属材料最大限度地发挥出其所具有的性能，其方法之一就是把性能不同的材料加以组合制成复合材料。
金属复合板的研究最早是美国于1860年开始的，工业性生产始于20世纪30年代。
当时美国为了降低成本，提高强度，开始了镍复合钢板的生产，其后不断进行了旨在提高结合性能的制造技术开发。
20世纪30年代，苏联也对铝、锡、钢等金属与合金的复合材料进行了初步研究，所采用的生产工艺主要有轧制法、铸造法、爆炸法、扩散焊接法等。
其中，对冷轧复合法的工艺及力学性能研究较为深入，试生产了08F钢基体上复合18-8型不锈钢的三层耐蚀复合板。
20世纪50-60年代，英国伯明翰大学等单位对固相复合进行了较为系统的研究，取得了很大成就。
日本在复合材料方面的研究虽较晚，但进步迅速，近年来成为从事金属复合材料研究最多的国家之一。
我国的复合板研究始于20世纪60年代初，主要方法有爆炸焊接、爆炸焊接+轧制、热轧、冷轧等，主要研究单位有上海钢铁研究所、东北大学、北京科技大学、武汉大学等。
铜/钢复合材料（在钢表面复合铜或铜合金）由于具有防腐蚀、抗磨损、导电导热性优良、美观、成本低等优点, 在军工、电子、造币、炊具及建筑装饰等领域有着广阔的应用前景, 其研究也越来越引起国内外的关注。
本文主要介绍铜/钢复合材料的应用、生产方法的新进展。
1 铜/钢复合材料的应用1.1 民用方面铜/钢复合材料在民用方面的应用主要体现在炊具及建筑装饰领域。
为了保护食品, 日常使用不锈钢锅, 但不锈钢锅导热不良, 加热时容易产生局部高温而粘底, 通过复一层高导热材料铜制成铜/钢复合材料可很好地解决这个问题。
在建筑装饰领域使用铜/钢复合材料代替铜及铜合金做屋顶、门窗的框架及屋顶的气窗等, 不仅庄严美观, 而且强度高, 成本低；同时，由于内层的钢板导热率较低, 因此可使用较小的烙铁以较低的温度进行焊接, 进而可缩短焊接时间。
此外, 还使用钢复黄铜H62或H68制做标牌、扶手、家具等。
铜包钢双金属复合材料导体
铜包钢双金属复合材料是将铜与钢两种金属通过一定的工艺加工而成的复合导体。
该导体既有钢的高强度，又有铜的良好导电性能和优良的抗腐蚀性能，因而被广泛用于防雷接地要求较高的领域：如石化系统，电力系统，气象防雷系统，通信系统，轨道交通系统等。
还有其他一些领域，目前也开始普遍接受这一类产品，如信号传输（如同轴电缆内导体、电子管脚、电话引入线、波传输反射网等）、承力索（如铁路吊弦、载流承力索、机车牵引线）等等。
制造铜包钢双金属复合材料的工艺目前主要有以下三种：1 、电镀法：将外理干净的钢丝（钢棒）通过电镀槽，利用电解原理，在钢的表面电镀上一层铜，该工工艺也称电镀工艺。
制造成本虽低，但主要缺点太多：铜层薄；铜钢结合面会残留电解液，对环境的污染严重。
2 、套管法：将处理干净的钢棒插入铜管内，利用直拉机拉丝模的束紧力将铜管束紧在钢棒的外表面。
该工艺也称冷轧包覆法，即用机械力将铜层包覆在钢芯上，该种方法工艺简单，成本低廉，存在的主要缺点是：铜钢结合力差，无法满足大长度要求。
另因两种不同金属间存在间隙，深入地下易形成原电池效应，从而增加腐蚀速率，使用寿命短。
铜层容易剥落。
3 、水平连铸法：将处理干净的钢丝在氮气保护下加热到较高温度，同时利用工频炉将电解铜加热熔化，将钢丝快速通过铜液并在出口处结晶成铜包钢复合体，再加工，拉制成铜包钢复合导体。
相比上两种工艺，该方法的优点是显而易见的：• 铜与钢之间实现分子的结合；• 铜层粘合度高；• 成为单一合体、可任意调节铜层厚度，产品品种较多；• 使用寿命长。
但目前这样的工艺主要存在：工艺复杂；生产成本高的问题。
水平连铸铜包钢防雷接地产品随着电子通讯的不断普及和大型电站、超高压输变电线路及高层建筑不断涌现，防雷接地优良于否，在人和电力、电子设备的安全保护方面扮演着生死攸关、极其重要的角色，其可靠性已越来越受到人们的重视。
用型钢或建设物基础作为接地体，由于耐腐蚀效果差原因而影响了接地装置的可靠性。
科技成果——铜钢复合材料制造技术
科技成果——铜钢复合材料制造技术成果简介该技术采用可控气氛保护热复合技术，将铜、钢两种金属在高温高压下复合而成的一种新型金属材料。
铜钢复合材料表层为铜，芯层为优质低碳钢，具有覆铜牢、板型好，良好的深冲和导电性能，与普通钢材相比，其耐蚀性、抗氧化性和表面质量大幅提高；与普通黄铜相比，具有性能相似、铜用量少的特点。
铜钢复合材料由于质量优、性能好、成本低，可制作各种冲压拉深零件、表面覆盖件、接插件，目前已成为电子、通讯、五金、装饰、散热器等行业黄铜及锡磷青铜板带的最佳替代材料。
技术指标1、硬态产品产品厚度：0.1±0.008mm到0.5±0.015mm产品性能：HV硬度：130-220。
覆铜层厚度：单面铜层厚度占总厚度的3-10%。
2、软态产品厚度：0.5±0.015mm到1.0±0.03mm产品性能：抗拉强度：245-395MPa延伸率：≥37%基材晶粒度：7-10级基材珠光体：1-6级覆铜层厚度：单面铜层厚度占总厚度的3-10%。
技术特点1、与粉末冶金和爆破法生产的复合产品相比，CA热轧复合牢固效果好，复合层的厚度均匀好。
2、与板块热轧法相比，CA热轧复合技术能生产卷带。
3、与冷轧复合法相比，CA热轧复合技术生产的产品在深冲性能上更具优势，冷轧复合法生产的产品深冲时有制耳率缺陷。
先进程度国内先进技术状态批量生产、成熟应用阶段适用范围产品可应用装饰、五金、电子和汽车散热器等领域。
获奖情况机械工业总公司科学技术二等奖。
专利状态发明专利１项合作方式合作开发：与其他单位合作进行技术开发、市场开拓等，并共享新产品有关权益。
预期效益中国是铜材资源并不丰富的国家，铜及铜合金价格长期居高不下，极大得加重了一些企业的生产成本，而市场竞争又十分激烈，消费者总是希望能够买到便宜够用的产品。
在这种大趋势下，国内许多企业开始在一些非关键和非必须的产品或零部件中寻找铜及铜合金的替代原材料。
铜钢复合材料
铜钢复合材料
铜钢复合材料是一种由铜和钢两种材料组合而成的复合材料，具有优异的性能
和广泛的应用领域。
铜钢复合材料的制备方法有多种，其中包括爆炸复合、轧制复合、热压复合等。
不同的制备方法会对复合材料的性能产生影响，因此在选择制备方法时需要根据具体的应用要求进行考虑。
铜钢复合材料具有很高的强度和硬度，同时还具有良好的导热性能和耐腐蚀性。
这使得铜钢复合材料在航空航天、汽车制造、电子通讯等领域有着广泛的应用。
例如，在航空航天领域，铜钢复合材料可以用于制造飞机的结构件和发动机部件，其高强度和耐腐蚀性能可以有效提高飞机的使用寿命和安全性。
除此之外，铜钢复合材料还可以用于制造汽车发动机的零部件和传动系统的零
部件，其高强度和硬度可以有效提高汽车的整体性能和安全性。
在电子通讯领域，铜钢复合材料可以用于制造电子器件的导热部件和外壳，其良好的导热性能可以有效保护电子器件不受过热损坏。
在制备铜钢复合材料时，需要考虑两种材料的界面结合情况。
界面结合的好坏
会直接影响复合材料的性能。
因此，需要通过表面处理、热压和轧制等工艺手段来提高铜钢复合材料的界面结合强度，从而提高复合材料的整体性能。
总的来说，铜钢复合材料具有很高的应用价值和发展前景。
随着科技的不断进
步和工艺技术的不断改进，铜钢复合材料的性能将会得到进一步提升，其应用领域也将会不断扩大。
相信在不久的将来，铜钢复合材料将会成为各个领域中不可或缺的重要材料之一。
不同工艺的铜铝复合材料之生产方法分析
不同工艺的铜铝复合材料之生产方法分析一、冷轧复合工艺(板、带)：利用高分子材料（胶）把两种金属粘合在一起。
二、热轧复合工艺（板、带）：两种金属材料表面拉毛，把坯料通过感应炉在线感应加热，然后通过小轧机（轧钢轧机）轧制复合，利用轧制所产生的能量转化，使两种金属复合在一起。
（这种方法主要做钢与钢之间的复合材料。
三、镀铜工艺: 通过化学反应对金属实施镀铜表面处理！不同的素材上镀铜工艺会有不同，铁件上镀铜须经过：化学除油，电解除油，预镀镍或铜，加厚硫酸铜，后处理。
不锈钢电镀，表面铜厚度一般在30µm-40µm，不能用在导电行业，只能用在铜装饰行业，易破损，不易维修。
四、固液（浇铸）复合工艺（排）：将铜管制成外膜，然后将待复合的铝金属熔成液注入膜内，在铸膜内完成两者的复合，复合完毕冷却后，通过拉伸机控制产品规格。
五、固固复合1.生产工艺：制作中先把铜管、铝棒表面打毛，然后通过拉伸机在拉力下把铝棒和铜管复合在一起，通过机械力能转化为热量，靠表面凹凸交错镶嵌式复合在一起。
其中铜带要求很薄，一般为0.3-0.5mm左右。
六、爆炸复合生产工艺：它是以炸药为能源，铜板与铝板之间的炸药被引爆后，经过自加速转变为稳定的爆轰，并以一定的速度向前推移，铜板在爆炸冲击波和爆轰产物压力作用下以一定角度与铝板发生碰撞，从而在基板和复合之间实现冶金结合。
爆炸复合可以达到无氧状态下复合。
这种制做方法对板型没有要求，以做厚板材为主，并且上下两层厚度要接近，如：50%：50%，40%：60%。
目前国内只能做到厚度20mm以上的材料，无法做卷、无法做薄板，成本高，不适合大规模工业化生产。
七、热熔复合生产工艺：上海鹏尧铜铝复合板采用半熔态连续轧制复合工艺，铜铝处在无氧状态下，通过8000吨压力下轧制而成的，后续通过冷轧、真空退火、在线清洗、成品剪切等多项加工，真正实现了无氧冶金复合。
为代替纯铜而专门设计的新型产品。
铜钢复合工艺
铜钢复合工艺铜钢复合是一种新兴的材料复合工艺技术，主要是利用机械加工、热加工和物理化学反应等多种方法，将铜材料和钢材料结合在一起，形成一种具有双重材料特性的复合材料。
铜钢复合可用于一系列重要领域，例如船舶制造、汽车工业、电气工业和军事等领域。
铜钢复合工艺包括近似真空熔覆、热轧薄板焊接和爆炸复合等多种技术。
这些工艺技术的优缺点各不相同。
近似真空熔覆是一种通过熔化铜和钢基体后，在真空中进行母材结合的方法，其优点是使铜和钢之间结合更紧密，但需要严格的真空环境，较为复杂。
热轧薄板焊接是将热融钢板压合到铜板上，然后在确保结合后旋转压合机，使铜钢板更加紧密结合，该方案成本较低，但需要一定的加热设备，并且焊接速度缓慢。
爆炸复合是通过在铜和钢之间引爆一种高能量强烈的爆炸物，使两种材料之间在瞬间受到高温高压环境的作用而结合在一起。
该方法的优点是时间短、效率高，但有些危险，需要在较为安全的环境下操作。
无论采用哪种工艺方法，铜钢复合的最终目的都是要实现铜和钢之间的强烈结合。
不同的工艺是通过不同的物理、化学过程实现这一目的。
对于近似真空熔覆，需要了解钢材基体的熔点，以免过热；对于热轧薄板焊接，需要掌握加热设备的温度到达时间和设计压力，以达到理想的焊接压力和结合度；对于爆炸复合，需要掌握爆炸波作用于铜和钢的过程，以实现高效结合。
铜钢复合材料具有广泛的应用前景。
在船舶制造领域中，铜钢复合材料可以制造更强、更耐腐蚀的船舶。
在汽车工业中，铜钢复合材料可以制造更结实、更安全的车身。
在电气工业中，铜钢复合材料可以制造更高效、更耐用的电器元件。
在军事领域中，铜钢复合材料可以制造更坚固、更耐久的军用装备。
铜钢复合材料是一种非常有前途的材料，它通过不同的工艺技术，将铜和钢这两种材料结合在一起，形成一种具有双重属性的材料。
该材料可应用于许多重要领域，为这些领域提供更先进、更高效的材料解决方案。
铜钢复合材料的应用领域不仅是上述的船舶制造、汽车工业、电气工业和军事，还可用于其他一些领域的生产制造。
铜钢复合材料及其制备工艺
铜钢复合材料及其制备工艺
1.溶胀法：溶胀法是通过将铁纤维置于铜层上，使其在高温下与铜熔融，并通过扩散混合，形成铜钢复合材料。
这种方法制备的铜钢复合材料具有良好的冷加工性。
2.轧制法：轧制法是将铜板和钢板分别经过初轧后，在冷轧条件下进行轧制。
在轧制过程中，通过不断的轧制和退火处理，使铜和钢板达到较好的强度和导电性能。
3.爆炸焊接法：爆炸焊接法是将铜板和钢板通过高能量爆炸焊接在一起。
这种方法能够在瞬间提高材料的温度和压力，使铜和钢产生较好的结合性能。
以上是铜钢复合材料的制备工艺的简要介绍。
在具体的制备过程中，还需进行一系列的工艺控制和参数优化，以确保复合材料的质量和性能。
铜钢复合材料的应用领域广泛。
首先，铜钢复合材料在电子工业应用中，能够满足高频率下的导电需求，并具有较好的耐腐蚀性和耐磨性。
其次，在航空航天领域，铜钢复合材料的轻质化和强度优势，能够满足飞机结构部件的要求，提高燃油利用率。
此外，铜钢复合材料还能在交通运输领域中广泛应用，如汽车、轨道交通等。
它能够提高汽车轻量化程度和燃油经济性，同时保持足够的强度和安全性。
总之，铜钢复合材料是一种具有很大应用潜力的材料，具有较好的导电性和强度。
通过不同的制备工艺，可以获得不同性能的铜钢复合材料，满足不同领域的需求。
随着科学技术的不断发展，铜钢复合材料的制备工艺也将进一步改进和创新。
铜基复合材料的制备工艺及其性能研究
铜基复合材料的制备工艺及其性能研究铜基复合材料是一种具有优异性能的材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
该材料具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优点，因此成为了很多工业领域中不可替代的材料之一。
本文主要介绍铜基复合材料的制备工艺及其性能研究。
铜基复合材料的制备工艺铜基复合材料的制备工艺主要包括两种方式，即粉末冶金法和热加压法。
粉末冶金法是将铜基粉末与其他金属或非金属材料粉末混合，再进行高温压制、烧结或热等静压成型。
这种方法制备的铜基复合材料具有颗粒细小、分布均匀、界面结合强度高等优点。
热加压法是将铜基材料与其他金属或非金属材料在高温和高压的环境下进行热挤压或热轧制。
这种方法制备的铜基复合材料具有界面结合强度高、材料成分均匀等优点。
铜基复合材料的性能研究铜基复合材料具有较高的强度、硬度和耐磨性，因此在航空航天、汽车、机械等领域得到了广泛的应用。
目前，对于铜基复合材料的性能研究主要包括以下几个方面：1.力学性能铜基复合材料的力学性能主要表现在其强度、硬度等方面。
实验结果表明，采用热加压法制备的铜基复合材料其强度和硬度均可达到很高的水平。
2.耐磨性能铜基复合材料作为一种重要的机械材料，具有很好的耐磨性能。
实验研究表明，采用粉末冶金法制备的铜基复合材料，在磨损试验中表现出较好的耐磨性能。
3.耐腐蚀性能铜基复合材料对于腐蚀采用较好的抵抗能力，这种抵抗能力主要体现在其界面结合强度及成分组成上。
实验研究表明，采用热加压法制备的铜基复合材料具有较好的耐腐蚀性能。
4.高温性能铜基复合材料在高温下表现出的性能为制备者关注的重点。
实验研究表明，铜基复合材料采用热加压法制备，在高温环境下具有较好的机械强度和稳定性。
结论铜基复合材料的应用前景十分广阔，其制备工艺及性能研究也在日益深入探究，以此为基础，制备更加优异的铜基复合材料具有十分重要的意义。
未来，铜基复合材料的应用前景将会越来越广阔，带动着材料科学的不断向前发展。
铜包钢_精品文档
铜包钢一、概述铜包钢是一种具有高度优势的复合材料，由铜与钢两种不同材料通过特殊工艺结合而成。
具有优良的导电性和机械性能，被广泛应用于电力、电子、汽车、航空航天等领域。
本文将从铜包钢的制备方法、性能特点、应用领域等方面进行详细论述。
二、制备方法铜包钢的制备方法主要包括熔铸法、冶金复合法和扩展法。
1. 熔铸法：熔铸法是最常用的一种制备方法，其步骤包括：首先，在铝锅中加入适量的铜、钢和其他合金元素，通过高温熔炼使其混合均匀；然后，将熔融的合金倒入预先设计好的模具中，经过冷却凝固形成铜包钢。
2. 冶金复合法：冶金复合法主要是通过热加工工艺将铜和钢进行变形加工，在加工过程中使两种材料界面相互扩散，进而形成铜包钢。
这种方法制备的铜包钢具有较好的界面结合性能和一定的塑性。
3. 扩展法：扩展法是一种新型的制备方法，其优点在于能够制备具有很小材料厚度的铜包钢。
具体步骤为将铜和钢分别加热到一定温度，在高温下通过机械力使两种材料形成超薄的层状结构，然后进行冷却固化。
三、性能特点铜包钢具有多种优异的性能特点，使其得到广泛应用。
1. 优良的导电性能：铜作为导电材料，使得铜包钢具有出色的导电性能，可以广泛应用于电力、电子领域，如电力输配电设备的接线、电子元器件的导电材料等。
2. 机械性能卓越：铜包钢不仅具有铜的导电性能，还具有钢的机械性能，如较高的强度、硬度和韧性，使其在工程领域中承担起重要的结构和承载作用。
3. 良好的耐腐蚀性：铜包钢表面的铜层能够很好地保护钢材免受腐蚀的影响，延长使用寿命。
因此，铜包钢在海洋工程、化工设备等要求较高的耐腐蚀场合有着广泛的应用。
4. 可加工性强：铜包钢具有优异的可加工性，可以通过冷热加工、焊接、切割等工艺进行形状加工和连接，满足不同工程的设计需求。
四、应用领域铜包钢由于其独特的性能特点，被广泛应用于多个领域。
1. 电力领域：铜包钢在电力输配电设备中应用较广，如电缆、导线、变压器等，可以提供良好的导电性能和机械强度，从而保障电力传输的质量和安全。
一种铜-钢复合材料的制备方法[发明专利]
![一种铜-钢复合材料的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/10b443cbaf45b307e97197c3.png)
专利名称：一种铜-钢复合材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：陈刚,赵玉涛,杨涛
申请号：CN201210054764.X
申请日：20120305
公开号：CN102671942A
公开日：
20120919
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及双金属复合材料，具体而言为涉及一种在钢材表面复合铜或者铜合金的方法。
本发明利用钢和铜均能与低熔点的锌或者锌合金有效结合的特点，通过热浸镀方法在铜板、钢板表面浸镀上一层锌，然后在气体保护下加热至高于锌的熔点，在压力作用下将两种板材压合在一起，通过保温使板材表面液态薄锌层的相互结合、扩散，从而实现钢、铜的复合。
申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：楼高潮
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铜钢复合材料生产工艺及军工应用前景
研究与探讨esearch and discussion铜钢复合材料生产工艺及军工应用前景一、简介金属复合材料技术可以发挥组元材料各自的优势,实现各组元材料资源的最优配置,节约贵重金属材料,实现单一金属不能满足的性能要求, 它既可以替代进口并填补国内空白，又具有广阔应用范围，具有很好的经济效益和社会效益。
因使用需要，枪炮弹壳应该使用铜板或铜包钢板冲压而成。
相比于钢，铜属于相对紧缺和贵重资源，所以目前世界上大多数国家采用铜钢复合材料制造弹壳。
铜钢复合可以通过多种工艺手段获得：1、热浸镀铜复合法。
2、热渗铜复合法。
3、铜-钢爆炸复合法4、铜-钢带轧制复合法。
5、铜粉末-钢带轧制复合法。
二、工艺比较与分析1、热浸镀铜工艺热浸镀铜是将钢板（带）热浸在铜液中，使钢板（带）表面附着厚度40-150μm金属铜或铜合金；热浸镀铜的铜钢复合材料其表面复合的铜层厚度受到限制，一次性热浸镀的复合铜层厚度不超过150μm，如果工艺不严格，表面容易出现针孔，水纹、气泡、浮,渣、沙眼等情况，影响其耐腐蚀性，因此必须增加封孔工艺。
该工艺容易产生脆性化合物，对变形处理不利。
2、热渗铜工艺该工艺是将钢（铁）工件用含铜粉的渗剂埋起来，在一定温度下经过较长时间使铜渗入钢件表面；热渗铜使铜钢复合材料表面出现脆性金属间化合物，影响产品的机械性能，热渗铜工件外表层含铜量一般不大于30%,此工艺方法只适合铸钢件或铸铁件及渗铜后不再变形的工件，不适用变形材料。
3、爆炸复合工艺爆炸复合工艺包括单一爆炸复合和爆炸+轧制复合两种方法。
该工艺是将金属铜或铜合金板带与钢板（带）通过爆炸或爆炸+轧制复合。
铜钢爆炸复合法是一种最成熟的生产工艺，建国后我国在宝鸡等地已建成多条生产线。
该复合法存在以下几个重大缺陷：只能单张板生产，且每次只能单面复合，生产效率极低；带来严重环境污染；表面复合层厚度较厚，一般复合层厚度不低于1.5毫米，生产成本高。
4、层状（板与板）轧制复合层状轧制铜钢复合只适用于薄板带生产，不适于中厚板带生产。
一种铜金属有机骨架复合材料的制备方法及应用
一种铜金属有机骨架复合材料的制备方法及应用铜金属有机骨架复合材料是一种具有优良性能和广泛应用的新型材料，其制备方法简单易行，具有良好的可控性和可调性，可以广泛应用于催化、气体吸附、光电等领域。
本文将介绍一种铜金属有机骨架复合材料的制备方法及其应用。
一、制备方法1.原料准备：所需原料包括铜盐、有机配体。
选用的铜盐可以是CuSO4、CuCl2等，有机配体可以是苯甲酸、对苯二甲酸等。
2.混合反应：先将适量的铜盐和有机配体溶解在适量的溶剂中，进行混合反应。
混合反应条件视具体实验而定，一般需要在一定温度下保持一定时间，使得铜离子与有机配体发生配位反应，形成金属有机骨架。
3.沉淀和分离：在反应结束后，通常会生成一定量的产物沉淀，此时可通过过滤、离心等方式将产物分离出来。
4.洗涤和干燥：将分离得到的产物进行洗涤，去除余留的溶剂和未反应的原料，然后进行干燥处理，去除水分和揮发性有机物。
5.形成复合材料：通过适当的方法，将金属有机骨架复合材料制备成不同形状和结构的制品，如晶体、薄膜、颗粒等。
二、应用1.催化：铜金属有机骨架复合材料在催化领域有着广泛的应用。
其特殊的结构和性质使其在有机合成、氧化还原反应等方面具有很高的催化活性和选择性。
2.气体吸附：金属有机骨架复合材料具有大孔径、高表面积等优良性能，在气体吸附领域有着很好的应用前景。
通过调控其孔结构和功能团，可以实现对各种气体的高效吸附和储存。
3.光电应用：金属有机骨架复合材料在光电器件中的应用也备受关注。
通过修饰其表面或掺杂其他功能性物质，可以实现光电子器件的性能优化，如太阳能电池、光电探测器等。
总之，铜金属有机骨架复合材料是一种多功能的新型材料，具有广泛的应用前景。
通过合理选择原料和制备方法，可以获得各种形态和性能的复合材料，满足不同领域的需求。
希望本文介绍的制备方法及应用能对相关领域的研究工作提供一定的参考和借鉴。
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Material Sciences 材料科学, 2018, 8(11), 1047-1054Published Online November 2018 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2018.811125Copper/Steel Composite Material and ItsPreparation ProcessXu Han1, Benkui Gong1*, Lei Wang1, Rui Feng1, Jianping Niu2, Dongdong Liu21School of Material Science and Technology, Shandong University of Technology, Zibo Shandong2Hebei Wanfeng Metallurgical Parts Co., Ltd., Zhangjiakou HebeiReceived: Oct. 30th, 2018; accepted: Nov. 14th, 2018; published: Nov. 21st, 2018AbstractThis paper introduces several main preparation processes and principles of copper/steel compo-sites, summarizes the interface bonding mechanism of copper/steel composites, and forecasts the development and application prospects of copper/steel composites.KeywordsCopper/Steel Composite, Preparation Technology, Interface, Binding Mechanism铜/钢复合材料及其制备工艺韩旭1，宫本奎1*，王磊1，冯锐1，牛建平2，刘东东21山东理工大学材料科学与工程学院，山东淄博2河北万丰冶金备件有限公司，河北张家口收稿日期：2018年10月30日；录用日期：2018年11月14日；发布日期：2018年11月21日摘要本文介绍了铜/钢复合材料的几种主要的制备工艺及原理，总结分析了铜/钢复合材料的界面结合机理，展望了铜/钢复合材料的发展及应用前景。
*通讯作者。
韩旭等关键词铜/钢复合材料，制备工艺，界面，结合机理Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 前言铜/钢金属复合材料是将铜和钢两种金属材料利用其各自的性能优势进行分层组合而形成的一类金属材料[1]。
材料经过复合后可以克服两种金属各自的缺点，发挥两者的优势，复合后的特殊性能可以适应较恶劣的工作环境，还能延长部件的使用寿命，提高综合经济效益[2]。
铜具有优异的延伸性和优良的导电、导热性，是一种常用的工业金属材料，在众多领域中应用广泛。
然而，铜的强度较低，使用时易变形，其价格昂贵，这些问题都阻碍着铜及其合金的长远发展。
钢材的价格低且强度高，与铜复合后可以充分发挥铜的使用特性，且强度大幅提高。
铜/钢复合材料具有优良的综合力学性能，有很好的经济效益。
依据两种金属的复合状态，铜/钢复合材料的制备工艺主要分为固–液相复合法和固–固相复合法两大类。
固–液相复合法包括浇铸复合法、离心铸造法和连铸连轧复合法；固–固相复合法有轧制复合法、爆炸复合法和扩散复合法[3]。
目前，爆炸复合法、轧制复合法及扩散复合法是最常应用的几种制备方法，复合制得的材料在电子、军工、冶金、核能甚至是航空航天等诸领域都有广阔的应用前景[4]。
本文分析与总结了铜/钢复合材料的研究现状、制备工艺特点，以及铜/钢复合界面的结合机理，以期为铜/钢复合材料的发展提供参考。
2. 铜/钢复合材料的制备工艺2.1. 固-液相复合法2.1.1. 浇铸复合法浇铸复合法是指将基体钢板表面预热到一定温度后，放入铸模型腔内，再向型腔内浇铸铜熔液，或是将处理后的钢板直接浸入装满铜液的铸模型腔内，冷却凝固后形成复合材料的工艺。
文献[5]中采用浇铸复合法制取了高强铜/钢双金属复合导板。
首先将基体钢板表面打磨、酸洗、水洗、电刷镀铜、涂上抗氧化剂，干燥之后加热到200℃~300℃；再按合金成分配置好铜合金，将基体钢板放入熔化好的铜液(1100℃~1150℃)中浸泡60~120 s，取出后立即放置在预热到250℃左右的金属型中，迅速将熔化好的铜合金液在1250℃~1350℃温度下浇铸到处理好的基体钢板表面，凝固后经后续机械加工制得高强铜/钢双金属复合导板。
浇铸复合法不需要高强度的设备及模具，工艺较为简单，可用于制作大、中型冲压、挤压模具不同形状的导向零件。
其缺点是成型后的材料需要再进行机械加工，生产周期较长。
2.1.2. 离心铸造法离心铸造法是借助于离心力的作用，使熔融的铜或铜合金液附着在旋转的钢型壳中，金属液经激冷作用快速冷却后与钢板牢固地结合在一起的工艺。
其制备工艺如图1。
韩旭 等Figure 1. Schematic diagram of copper/steel composite material prepared by centrifugal casting图1. 离心铸造法制取铜/钢复合材料示意图离心铸造法制备铜/钢复合材料时，首先要对钢套表面进行酸洗、碱洗和水洗，预热后涂上一层硼砂，目的是防止钢套表面被再次氧化，并增加铜液与钢基体表面的润湿性，浇铸前还要进行净化处理并烘干。
文献[6]详细描述和总结了离心铸造法制备复合材料工艺，硼砂的熔化温度控制在980℃~1000℃，清洗后的钢壳预热到700℃~800℃后，浸入硼砂待10~30 s 取出，最终制得的复合材料界面组织致密，综合力学性能较高。
采用离心铸造法制备铜/钢复合材料时，影响复合材料质量的因素有很多，其中最主要的是离心机的转速、浇注温度、浇注时间，将这些因素综合考虑，协调各种因素的影响，可以显著提高产品的性能。
用此方法制备的铜/钢复合材料界面组织致密，综合力学性能较高，成本较低，可以进行批量生产，但是该方法存在表面进行机械加工等问题，还需要深入的探索。
2.1.3. 连铸连轧复合法连铸连轧复合法是将高温铜液浇铸在待复合的钢板上，在液态金属还处于熔融状态时与基体金属一起在轧机上连续轧制，依靠液态金属的高温扩散和轧机的轧制力形成复合材料的工艺。
其制备工艺如图2。
Figure 2. Schematic diagram of continuous casting and rolling composite copper/steel composite图2. 连铸连轧复合铜/钢复合材料示意图王华[7]对铜/钢复合材料连铸连轧工艺进行了深入研究，轧辊材料选用镍基耐热铸铁，在铸轧过程中，凝固区金属剧烈冷却，凝固速度可达102℃/S 左右，其研究表明，铜合金与钢板压下率 ≥ 40%，铸轧速度为8 m/min 时，能确保两金属较好的复合，轧制出的复合板带的组织性能最好。
魏伟[8]研究了铜/钢双金属板异步轧制复合工艺对轧后界面形貌的影响，轧制后的界面两侧元素互扩散范围在6~8 μm 之间，经600℃退火处理后，界面扩散层平均宽度可达到15 μm 左右。
采用连铸连轧复合工艺生产的复合板材组织还不稳定，成分也不均匀，可以再进行600℃以上的扩散退火处理，可以有效地控制界面处的扩散、溶解等反应，最终得到过渡层组织均匀的复合材料[9]。
该韩旭 等方法主要用来生产板材和型材，制备过程可以对金属液进行回收利用，避免了金属的浪费，并且容易实现自动化生产。
2.2. 固-固相复合法2.2.1. 爆炸复合法爆炸复合法是指利用在待复合金属上的炸药爆炸瞬间产生的超强冲击力，使得两金属板在瞬间产生高速碰撞，暴露出的新鲜干净金属表面形成了直接接触，结合形成复合材料的工艺。
其制备工艺示意如图3。
Figure 3. Explosive composite copper/steel composite material schematic图3. 爆炸复合铜/钢复合材料示意图车宇峰[10]成功实验了大面积T2铜板与Q235B 钢板的爆炸复合，图4为Quanta 250型扫描电子显微镜拍摄的爆炸复合界面，在炸药爆炸能量的作用下，复合界面实现冶金结合，呈波浪状。
车宇峰爆炸复合得到T2板与Q235钢板比例为6/20的铜/钢复合板，进行消应力退火处理后，经检验，复合板整体的拉伸强度为405 MPa ，屈服强度为285 MPa ，延伸率可达到18.5%，完全符合预期的设计要求。
薛治国[11]采用数值模拟的方法，对大面积铜/钢复合板爆炸复合建立有限元模型，设置多组爆炸焊接工艺参数对比及优化。
其研究表明，待复合的铜板与钢板厚度比为7/22，炸药高度为78 mm ，间隙为14 mm 时，复合板的界面结合率可达到100%。
Figure 4. Microscopic morphology of explosive composite copper/steel composite interface图4. 爆炸复合铜/钢复合界面显微形态目前，爆炸复合法制备复合材料已经应用比较广泛，可以制备大面积的复合板，生产效率较高。
制备出的材料的复合界面能实现良好的冶金结合，界面强度高，可作为铜钢复合冷却壁的基板[12]。
爆炸复合法的局限性在于生产时需要专门的爆炸场地，且有一定的危险性。
2.2.2. 轧制复合法轧制复合法是利用轧机的轧制力，使待复合的铜和钢两种金属的结合表面发生大的形变而破裂出新韩旭 等鲜金属，在压力作用下紧密结合成复合材料的工艺。
其工艺示意图如图5。
Figure 5. Schematic diagram of rolled composite copper/steel composite图5. 轧制复合铜/钢复合材料示意图根据轧制时的温度，轧制复合法可进一步的分为热轧复合法和冷轧复合法。
热轧复合法需要在一定温度下进行，材料加工时除了受到轧机的轧制力外，还能在高温下产生塑性变形，得到界面强度较高的复合材料。
冷轧复合法的轧制温度较低，可避免在复合过程出现不利于结合的相变和脆性金属化合物的形成，制得的复合材料性能比较稳定。