D0I:10.13374/j.issn1001053x.2005.01.016 第27卷第1期 北京科技大学学报 VoL27 No.1 2005年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2005 小变形扩散-轧制生产蜂窝复合板中的助复剂 刘靖”韩静涛”符定梅”王江) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司，攀枝花617023 摘要助复剂的选择与配制是小变形条件下采用扩散-轧制法生产复合钢板的关键问题之 一.为了开发一种适用于碳钢，并在低中温(<850℃)条件下使用的助复剂，研制了一种以铜为 基体元素，锌为主要合金元素，锰为主要添加元素，再加入少量的硅、锡、镍、微量的硼和稀土 的助复剂，对其成分配比进行了设计并在冶炼过程中对钢板进行了涂镀，扫描电镜及轧制结 果表明，助复剂与钢板接合处发生了原子之间的扩散，界面结合较好，助复剂厚度达到后续 小变形轧制复合的要求， 关键词助复剂：蜂窝板：扩散：轧制 分类号TG146.11:TG335.86 实心层压板的复合采用熔铸复合、爆炸复合 所以Cu可作为基体，其质量分数应大于50%.Zn 以及大压力下轧制复合等方法得到广泛应用，但 的熔点为419.5℃，属于低熔点重金属元素，具有 这些方法难以制备具有类似蜂窝夹层板结构的 密排的六方晶格结构.Z的加入使Cu的熔化温 夹芯复合材料.本项研究是通过加热和塑性变形 度大幅度降低，达到899~906℃，含Zn的助复剂 热的共同作用使基板与夹芯层间涂镀的助复剂 对钢具有良好的润湿填缝能力. 熔化，而基板和夹芯板本身仍保持固态，通过液、 在Cu-Zn系合金中，随着含Zn量的增加，组 固相共存条件下塑性变形和界面浸润、扩散、结织中依次出现a,B,Y,δ，e,n六个相，其塑性依次变 晶等一系列复杂的物理冶金变化及其控制，实现 差，尤其Y相呈复杂立方晶格，室温下它硬而脆， 界面结合，因此不需太大的压力，达到蜂窝夹芯 对合金性能起到有害影响，因此，设计的助复剂 板复合的要求，实现该方法的关键问题之一是基 中不希望出现Y相.当Zn的质量分数为38%或 板与夹层间助复剂类型的选择及成分设计， 45%时，合金的塑性和强度分别达到最大值，此 时合金组织呈现为a相或a和B两相.但当Zn含 1助复剂合金成分的设计 量超过47%以后，塑性、强度显著降低.因此，本 项研究开发的助复剂中希望Zn含量在33%~38% 开发一种价格低廉、综合性能优良的多元铜 之间，以更好地发挥Z显著降低熔化温度的作 基助复剂以促进碳钢间复合对本项研究至关重 要，本实验试图用铜作为基体，在铜里加入其他 用，同时也减少和避免Y相出现，使组织由a,B相 组成 一些元素，使铜基助复剂的熔点降低，润湿性及 1.2Mn的合金化作用分析 塑性提高，满足小变形扩散-轧制法生产蜂窝复 Mn能与Cu发生良好的作用，形成无限固溶 合板的要求， 体，在黄铜中加入锰，能显著降低合金的液相线 1,1Zn的合金化作用分析 温度，明显阻止黄铜“脱锌”，并能增加黄铜在高 Cu的熔点为1084.5℃，具有面心立方结构， 温下的稳定性，但Mn量高时，Mn易于氧化、挥发 Cu在导热性、塑性、耐腐蚀、可焊性等方面具有 造成接合表面成型较差，接合处产生气孔等严重 较高的性能，而且Cu的成本低，其基体可固溶多 缺陷.另外，据文献[3]介绍，在铜合金中加入M血， 种元素形成：固溶体，保留其原有的优良特性， 可以起到固溶强化作用，提高合金的强度，并有 收稿日期：200402-16修回日期：200409-01 基金项目：国家高技术“863”资助项日0No,2002AA334070) 利于提高助复剂的润湿性.从以上分析来看，以 作者简介：刘靖(1965一)，女，副教授 黄铜钎料为基体，选择低Mn、高Zn作为助复剂第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 ’ 一 。 小变形扩散一轧制生产蜂窝复合板 中的助 复剂 刘 靖 ” 韩静涛 ” 符 定梅 ” 王 江 ， 北 京科技大学 材料科学 与 工 程学 院 ， 北 京 攀枝 花攀钢 集 团设 计研究 院有 限 公 司 ， 攀枝花 摘 要 助 复 剂的选 择与 配 制是 小 变形 条 件下 采用 扩 散一 轧 制法 生 产 复合钢 板 的关键 问题 之 一 为 了开 发 一 种 适用 于 碳钢 ， 并 在低 中温 ℃ 条件下 使用 的助 复剂 ， 研 制 了一 种 以铜 为 基 体元 素 ， 锌 为主 要 合金 元 素 ， 锰 为主 要添加 元 素 ， 再 加 入 少量 的硅 、 锡 、 镍 、 微 量 的硼 和 稀 土 的助 复剂 ， 对 其成 分 配 比进行 了设 计 并在冶 炼 过 程 中对钢 板进 行 了涂 镀 扫 描 电镜 及 轧制 结 果 表 明 ， 助 复剂与 钢 板接 合 处 发生 了原子 之 间 的扩 散 ， 界面 结合 较 好 ， 助 复 剂 厚 度 达 到后 续 小变 形 轧制 复合 的要 求 关键词 助 复剂 蜂窝板 扩 散 轧制 分 类号 十 实心层 压 板 的复合 采用熔铸 复合 、 爆 炸 复合 以及 大压 力下 轧制 复 合等 方 法 得 到广 泛 应 用 ， 但 这 些 方 法 难 以制 备 具 有 类 似 蜂 窝 夹 层 板 结 构 的 夹 芯 复合 材 料 本 项研 究 是通过 加 热 和 塑 性 变 形 热 的共 同作 用 使 基 板 与 夹 芯 层 间涂 镀 的助 复 剂 熔化 ， 而 基 板和 夹 芯板本 身仍保 持 固态 ， 通 过液 、 固相 共存 条 件 下 塑 性 变 形 和 界 面 浸 润 、 扩 散 、 结 晶等 一 系 列 复杂 的物 理冶 金 变 化及 其控 制 ， 实现 界面 结合 ， 因 此 不 需太 大 的压 力 ， 达 到蜂 窝 夹 芯 板 复合 的要 求 实现 该 方法 的关键 问题 之 一 是基 板 与 夹 层 间助 复 剂类 型 的选 择 及 成 分 设 计 助 复剂 合 金 成 分 的设 计 开 发 一种 价格 低 廉 、 综 合 性 能优 良的多元 铜 基 助 复剂 以促 进 碳 钢 间 复 合 对 本 项 研 究 至 关 重 要 本 实验 试 图用 铜 作为基 体 ， 在 铜 里 加 入 其他 一些元 素 ， 使 铜 基 助 复 剂 的熔 点 降低 ， 润 湿 性及 塑 性 提 高 ， 满 足 小 变 形 扩 散一 轧 制 法 生 产 蜂 窝 复 合 板 的要 求 的合 金 化 作 用 分 析 的熔 点 为 ℃ ， 具 有 面 心 立 方 结构 ， 在 导热 性 、 塑 性 、 耐腐 蚀 、 可 焊 性 等 方 面 具 有 较 高 的性 能 ， 而 且 的成 本 低 ， 其 基 体可 固溶 多 种 元 素 形 成 固溶 体 ， 保 留其 原有 的优 良特 性 ， 收稿 日期 刁 修 回 日期 今 刁 基金 项 目 国家 高技 术 “ ，， 资助项 目伽 作者 简介 刘靖 一 ， 女 ， 副 教授 所 以 可 作 为基 体 ， 其 质 量 分 数 应 大于 的熔 点 为 ℃ ， 属 于 低 熔 点重 金 属 元 素 ， 具 有 密 排 的六 方 晶格 结 构 的加 入 使 的熔 化温 度 大 幅度 降低 ， 达 到 一 ℃ ， 含 的助 复剂 对 钢 具 有 良好 的润 湿 填 缝 能力 ‘叨 在 系 合 金 中 ， 随着 含 量 的增 加 ， 组 织 中依次 出现 ， ， ， ， 。 ， 六 个相 ， 其 塑性依 次变 差 尤 其 相 呈 复 杂 立 方 晶格 ， 室温 下 它 硬 而 脆 ， 对 合 金 性 能起 到 有 害 影 响 ， 因 此 ， 设计 的助 复 剂 中不希 望 出现 相 当 的质 量 分 数 为 或 时 ， 合 金 的塑 性 和 强度 分 别达 到 最 大值 ， 此 时合 金 组 织 呈现 为 相 或 和 两 相 但 当 含 量 超 过 以后 ， 塑 性 、 强度 显 著 降低 因此 ， 本 项研 究 开 发 的助 复 剂 中希 望 含 量 在 一 之 间 ， 以更 好 地 发挥 显 著 降低熔 化温 度 的作 用 ， 同时也减 少和 避 免 相 出现 ， 使 组织 由 ， 相 组 成 的合 金 化作 用 分 析 能 与 发 生 良好 的作 用 ， 形 成 无 限 固溶 体 在黄 铜 中加 入 锰 ， 能 显 著 降低 合 金 的液 相 线 温 度 ， 明显 阻 止 黄铜 “ 脱锌 ” ， 并 能增 加 黄 铜 在 高 温 下 的稳 定 性 但 量 高 时 ， 易于氧 化 、 挥 发 造成 接合 表 面成 型较差 ， 接合 处产 生气 孔 等严 重 缺 陷 另外 ， 据 文 献 介 绍 ， 在铜合 金 中加 入 ， 可 以起 到 固溶 强 化 作 用 ， 提 高合 金 的强度 ， 并有 利 于提 高 助 复剂 的润 湿 性 从 以上 分析 来看 ， 以 黄 铜 钎 料 为基 体 ， 选 择低 、 高 作 为助 复剂 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2005．01．016