CN114515767A

CN114515767A - 一种合金型材的制备方法

Info

Publication number: CN114515767A
Application number: CN202210101323.4A
Authority: CN
Inventors: 宋克兴; 张彦敏; 李闪光; 胡浩; 卢伟伟; 鲁龙龙; 刘海涛; 皇涛; 李韶林; 周延军; 国秀花; 张学宾; 周菲; 高红姣; 代明伟
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2021-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2042-01-27
Also published as: CN114515767B

Abstract

本发明涉及一种合金型材的制备方法，属于合金的制备技术领域。本发明的合金型材的制备方法，包括以下步骤：1)取原料线材；所述原料线材由两根及以上金属单线材组成或由金属单线材和无机非金属单线材组成；所述原料线材由两根及以上的金属单线材组成时，原料线材包括至少两根元素组成互不同的金属单线材；2)将原料线材的各单线材进行绞合，得到复合绞线；3)再将所得复合绞线进行连续挤压成型。不仅可使难互溶合金元素及比重相差较大合金元素之间的均匀分布、将不同金属以任意比例进行组合，实现连续化生产，还可以实现金属元素和非金属元素以任意比例进行混合。

Description

一种合金型材的制备方法

技术领域

本发明涉及一种合金型材的制备方法，属于合金的制备技术领域。

背景技术

传统合金制备通常采用熔铸以及粉末冶金方法。由于熔铸过程中某些合金元素间难以互溶(如：铜、铝与铁、铬等)、比重相差较大(如：铜、铝、铁、石墨烯、铅等)等，制备得到的合金易产生偏析，组织分布不均匀现象；而粉末冶金的方法可以实现合金成分均匀分布，但无法实现连续生产的需求，且加工塑性差，热加工容易产生成分二次偏析。

发明内容

本发明的目的是提供一种合金型材的制备方法，不仅可以实现合金型材的连续生产，而且不容易产生偏析。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种合金型材的制备方法，包括以下步骤：

1)取原料线材；所述原料线材由两根及以上金属单线材组成或由金属单线材和无机非金属单线材组成；所述原料线材由两根及以上的金属单线材组成时，原料线材包括至少两根元素组成互不同的金属单线材；

2)将原料线材的各单线材进行绞合，得到复合绞线；

3)再将所得复合绞线进行连续挤压成型。

本发明的合金型材的制备方法，不仅可使难互溶合金元素及比重相差较大合金元素之间的均匀分布、将不同金属以任意比例进行组合，实现连续化生产，还可以实现金属元素和非金属元素以任意比例进行混合。

为便于对技术方案进行说明，本发明以金属单线材中元素含量最高的金属元素对金属单线材进行命名，如金属单线材中含量最高的金属元素为铜时，则将金属单线材命名为铜线单线材。此外，理想情况下金属单线材中含量最高的金属元素的质量百分含量最高可为100％。而当金属单线材中除最高含量的金属元素外其他元素不能归为杂质元素时，金属单线材应当归为合金单线材。

进一步的，所述铜线单线材中铜元素的质量百分含量在50％以上，例如可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％。所述铝线单线材中铝元素的质量百分含量在50％以上，例如可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％。所述铁线单线材中的铁元素的质量百分含量在50％以上，例如可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％。所述铬线单线材中的铬元素的质量百分含量在50％以上，例如可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％。所述铅线单线材中的铅元素的质量百分含量在50％以上，例如可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％。

需要说明的是本发明的合金型材中，元素组成互不同包括组成元素互不相同和组成元素相同但元素含量不同两种情况。原料线材由金属单线材和无机非金属单线材组成时，金属单线材为一根或两根及以上，无机非金属单线材为一根或两根以上。

优选的，所述原料线材中各金属线材独立选自铜线单线材、铝线单线材、铁线单线材、铬线单线材、铅线单线材中的一种。可以理解的是原料线材由金属单线材和无机非金属单线材组成且金属单线材仅有一根时，金属单线材选自铜线单线材、铝线单线材、铁线单线材、铬线单线材、铅线单线材中的一种。

优选的，所述合金型材为铝合金型材。可以理解的是铝合金型材中铝元素的质量含量在50％以上。

优选的，所述原料线材包括铝线单线材。

铝线单线材可以为纯铝线单线材、铝合金线单线材、石墨烯铝线单线材中的任意一种或任意两种或三种的组合。优选的，所述铝线单线材包括石墨烯铝线单线材；所述石墨烯铝线单线材包括铝线基体和涂覆在铝线基体表面的石墨烯层。所述石墨烯铝线单线材中，石墨烯层中的石墨烯在铝线基体表面上的涂覆密度优选为1-100mg/cm²。所述铝线基体为纯铝或铝合金材质。

优选的，所述合金型材为铜合金型材。可以理解的是铝合金型材中铜元素的质量含量在50％以上。

优选的，所述原料线材包括铜线单线材。

铜线单线材可以为纯铜线单线材、铜合金线单线材、石墨烯铜线单线材中的任意一种或任意两种或三种的组合。优选的，所述铜线单线材包括石墨烯铜线单线材；所述石墨烯铜线单线材包括铜线基体和涂覆在铜线基体表面的石墨烯层。所述石墨烯层中的石墨烯在铜线基体表面上的涂覆密度优选为1-100mg/cm²，例如为30mg/cm²。所述铜线基体为纯铜或铜合金材质。

优选的，所述复合绞线的直径为3～12mm，例如4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm或11mm。

优选的，所述金属单线材的直径为0.2～3mm，例如0.5mm、1mm、1.5mm、2mm或2.5mm。

优选的，所述无机非金属单线材为碳纤维线材。

优选的，所述原料线材由金属单线材和无机非金属单线材组成时，所述合金型材中金属的质量百分比在97％以上。

说明书附图

图1为实施例1制备的合金型材的SEM图，其中(a)和(b)是不同分辨率下的SEM图；

图2为图1(b)中圈出位置处的EDS能谱图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

本实施例的合金型材的制备方法，包括以下步骤：

1)取铜线单线材两根、铝线单线材一根作为原料线材；铜线单线材为直径为3mm的纯铜线材(铜的质量百分含量≥99％)，铝线单线材为直径为3mm的纯铝线材(铝的质量百分含量≥99％)；

2)将两根铜线单线材和1根铝线单线材进行绞合，得到复合绞线；

3)将制得的复合绞线进行连续挤压成型，即得。

本实施例采用的纯铜单线材导电率为99％IACS，纯铝单线材导电率为60％IACS，本实例制得的合金型材导电率可达86％IACS。对本实施例制备的合金型材进行SEM测试，在不同分辨率下测得的结果分别见图1(a)和图1(b)，由图可知实施例1制备的合金型材中的铜和铝均匀分布；对图1(b)中的圈出位置进行EDS能谱分析，结果见图2，由图2中EDS能谱可见此区域存在铝和铜，表明成型后铝和铜元素混合；少量铜的原因：EDS测得的是一小块区域中的元素，区域选取是随机的，图2测得的区域内存在铝和铜两种元素，但铝元素居多而铜元素含量相对较少。

实施例2

本实施例的合金型材的制备方法，包括以下步骤：

1)取铜线单线材两根、铁线单线材一根作为原料线材；铜线单线材为直径为3mm的纯铜线材(铜的质量百分含量≥99％)，铁线单线材为直径为3mm的纯铁线材(铁的质量百分含量≥99％)；

2)将3根铜线单线材和1根铁线单线材进行绞合，得到复合绞线；

3)将制得的复合绞线进行连续挤压成型，即得。

本实施例采用的纯铜单线材导电率为99％IACS，纯铁单线材导电率为25％IACS。本实例制得的合金型材导电率可达55％IACS。

实施例3

本实施例的合金型材的制备方法，包括以下步骤：

1)取铜线单线材A两根、铜线单线材B一根作为原料线材；铜线单线材A为直径为0.7mm的纯铜线材(铜的质量百分含量≥99％)，铜线单线材B为直径为0.7mm的石墨烯铜线，石墨烯铜线包括纯铜线基体(铜的质量百分含量≥99％)和涂覆在纯铜线基体表面上的石墨烯层，石墨烯铜线中石墨烯在纯铜线基体表面上的涂覆密度为30mg/cm²；

2)将2根铜线单线材A和1根铜线单线材B进行绞合，得到复合绞线；

3)将制得的复合绞线进行连续挤压成型，即得。

本实施例采用的纯铜单线材导电率为99％IACS，本实例制得的合金型材导电率可达113％IACS。

实施例4

本实施例的合金型材的制备方法，包括以下步骤：

1)取铜线单线材三根、碳纤维线单线材两根作为原料线材；铜线单线材为直径为1.5mm的纯铜线材(铜的质量百分含量≥99％)，碳纤维线单线材为直径6.9μm碳纤维线材；

2)将3根铜线单线材和2根碳纤维线单线材进行绞合，得到复合绞线；

3)将制得的复合绞线进行连续挤压成型，即得。

本实施例制备的合金型材中金属的质量百分含量为98％以上。本实施例采用的纯铜单线材导电率为99％IACS，制备得到的合金型材导电率可达107.5％IACS。

Claims

1.一种合金型材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2)将原料线材的各单线材进行绞合，得到复合绞线；

3)再将所得复合绞线进行连续挤压成型。

2.根据权利要求1所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述原料线材中各金属单线材独立选自铜线单线材、铝线单线材、铁线单线材、铬线单线材、铅线单线材中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述原料线材包括铝线单线材。

4.根据权利要求3所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述铝线单线材包括石墨烯铝线单线材；所述石墨烯铝线单线材包括铝线基体和涂覆在铝线基体表面的石墨烯层。

5.根据权利要求4所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述石墨烯层中的石墨烯在铝线基体表面上的涂覆密度为1-100mg/cm²。

6.根据权利要求1或2所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述原料线材包括铜线单线材。

7.根据权利要求6所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述铜线单线材包括石墨烯铜线单线材；所述石墨烯铜线单线材包括铜线基体和涂覆在铜线基体表面的石墨烯层。

8.根据权利要求7所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述石墨烯层中的石墨烯在铜线基体表面上的涂覆密度为1-100mg/cm²。

9.根据权利要求1或2所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述金属单线材的直径为0.2～3mm。

10.根据权利要求1所述的合金型材的制备方法，其特征在于：所述无机非金属单线材为碳纤维线材。