本發(fā)明涉及復(fù)合板材制備技術(shù)，尤其涉及一種鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材、其制備裝置和制備方法。

背景技術(shù)：

銅鉛(cu-pb)合金承載能力強(qiáng)，在高速高壓下工作具有較高的疲勞強(qiáng)度和耐磨性，導(dǎo)熱性高，摩擦系數(shù)低，耐磨耐蝕性能好，是理想的自潤滑減摩材料。和鋼復(fù)合后組成鋼-銅鉛合金復(fù)合材料，兼具了銅鉛合金的耐磨性和鋼的強(qiáng)度，因此鋼-銅鉛合金復(fù)合材料是發(fā)展新型汽車的主導(dǎo)軸瓦材料之一。

目前銅鋼復(fù)合板材的制備方法主要有兩種，熱軋復(fù)合法和液軋復(fù)合法。前者分別對(duì)兩種金屬的鑄坯進(jìn)行銑面、熱軋后得到板坯，然后打磨和清洗去除氧化皮，最后進(jìn)行多道次的熱軋變形得到雙層金屬復(fù)合材料。后者先對(duì)鋼板進(jìn)行表面處理后預(yù)熱至600-700℃左右，將熔化好的銅熔體澆鑄在鋼板上表面進(jìn)行復(fù)合，得到雙金屬復(fù)合板材。但是現(xiàn)有的技術(shù)均不適合銅鉛合金-鋼復(fù)合材料的制備：一方面銅鉛合金是典型的偏晶合金，元素存在明顯的密度差，常規(guī)凝固過程中易產(chǎn)生嚴(yán)重的比重偏析；另一方面銅和鋼高溫下極易氧化，加熱時(shí)銅和鋼的表面會(huì)生成大量的氧化皮，嚴(yán)重影響復(fù)合效果和復(fù)合材料的力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有銅鋼復(fù)合板材生產(chǎn)方法存在的諸多問題，提出一種鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備裝置，該裝置結(jié)構(gòu)合理、緊湊，采用其制備的鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材能消除銅鉛合金的比重偏析和因表面氧化造成的復(fù)合質(zhì)量差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備裝置，包括依次設(shè)置的表面處理單元，保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元，感應(yīng)熔煉單元和半固態(tài)軋制復(fù)合單元，所述表面處理單元、保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元及半固態(tài)軋制復(fù)合單元中穿設(shè)有供下層鋼板穿過的長方形通道，所述表面處理單元、保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元內(nèi)的長方形通道的尺寸與待處理鋼板截面尺寸一致；

所述表面處理單元包括上表面打磨裝置、下表面打磨裝置、清洗裝置和干燥裝置；所述上表面打磨裝置、清洗裝置和干燥裝置依次設(shè)置在長方形通道上方，所述下表面打磨裝置設(shè)置在長方形通道下方、且與上表面打磨裝置相配合；

所述保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元包括真空罩、預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈、高頻磁場電源、和保護(hù)氣體罐，所述保護(hù)氣體罐與真空罩連通，所述預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈設(shè)置在真空罩內(nèi)，所述高頻磁場電源與預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈電聯(lián)，所述長方形通道穿設(shè)在真空罩的預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈中；

所述感應(yīng)熔煉單元包括高頻感應(yīng)加熱裝置，所述感應(yīng)熔煉單元底部設(shè)有用于控制出液口開合的閉合開關(guān)，所述閉合開關(guān)設(shè)置在長方形通道上方；

所述半固態(tài)軋制復(fù)合單元包括正火高頻感應(yīng)線圈、為正火高頻感應(yīng)線圈供電的高頻感應(yīng)加熱電源和上下配合設(shè)置兩個(gè)軋輥，所述兩個(gè)軋輥為同步熱軋軋輥，所述軋輥內(nèi)部設(shè)有冷卻水道，所述兩個(gè)軋輥分別設(shè)置在長方形通道上下兩側(cè)；所述長方形通道在經(jīng)過兩個(gè)軋輥后穿設(shè)在正火高頻感應(yīng)線圈中。

進(jìn)一步地，所述真空罩穿設(shè)長方形通道的開口處設(shè)置有密封圈。

進(jìn)一步地，所述上表面打磨裝置、下表面打磨裝置為表面粗糙度為ra100-200μm的金剛石磨片；所述干燥裝置包括干燥輪。

本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備方法，采用上述鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備裝置，所述鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備方法包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)實(shí)際使用要求選擇銅鉛合金和鋼板，確定鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材質(zhì)、厚度和層厚比，鋼板使用前使用清洗液進(jìn)行去氧化預(yù)處理，經(jīng)清水沖洗后烘干；

步驟2：閉合感應(yīng)熔煉單元的下方的閉合開關(guān)，在感應(yīng)熔煉單元內(nèi)加入銅鉛合金，對(duì)銅鉛合金進(jìn)行電磁感應(yīng)熔煉；

步驟3：銅鉛合金熔化后通過調(diào)節(jié)感應(yīng)熔煉單元的功率使銅鉛合金保溫；

步驟4：調(diào)節(jié)軋輥的轉(zhuǎn)速和軋輥內(nèi)冷卻水流量，根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品(鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材)層厚調(diào)整兩個(gè)軋輥間的輥縫，使輥縫距離等于目標(biāo)產(chǎn)品厚度，軋輥進(jìn)入空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)；

步驟5：將鋼板推送置表面處理單元內(nèi)的長方形通道入口，對(duì)鋼板依次進(jìn)行上下表面打磨、上表面清洗、上表面干燥處理；

步驟6：干燥處理后的鋼板推送至保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元，在保護(hù)氣氛下進(jìn)行高頻感應(yīng)預(yù)熱；

步驟7：預(yù)熱后的鋼板傳送至感應(yīng)熔煉單元下方時(shí)，打開感應(yīng)熔煉單元的閉合開關(guān)，使銅鉛合金均勻鋪展到鋼板表面，銅鉛合金與鋼板接觸迅速冷卻至半固態(tài)狀態(tài)；通過表面處理單元和預(yù)熱單元對(duì)鋼板進(jìn)行打磨、清洗和保護(hù)氣感應(yīng)加熱預(yù)處理，確保鋼板的復(fù)合界面沒有氧化層存在；

步驟8：在鋼板繼續(xù)向前推送的過程中，使銅鉛合金保持半固態(tài)漿料狀態(tài)；

步驟9：保持半固態(tài)漿料狀態(tài)的半固態(tài)銅鉛合金與鋼板進(jìn)入軋輥腔內(nèi)進(jìn)行半固態(tài)-固態(tài)軋制，制成鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材。

步驟10：感應(yīng)加熱正火，消除應(yīng)力，制成鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材。

進(jìn)一步地，步驟1中鋼板材質(zhì)包括但不限于304不銹鋼、q235鋼或10號(hào)鋼；所述鋼板厚度為2-50mm；所述銅鉛合金中鉛含量為15-45％wt；所述去氧化預(yù)處理浸蝕時(shí)間為1-2分鐘。

進(jìn)一步地，步驟3中銅鉛合金保溫溫度為1100-1300℃。

進(jìn)一步地，步驟5中打磨時(shí)間為0.5-2.5分鐘；清洗采用濃度10％wt的乙醇溶液，清洗掉鋼板上表面的研磨屑；干燥采用干燥輪，所述干燥輪表面采用吸水材料，溫度80-90℃，烘干時(shí)間0.5-2.5分鐘。

進(jìn)一步地，步驟6預(yù)熱溫度為800-900℃，保護(hù)氣體為氬氣和/或氮?dú)?，流量?-15l/min，保護(hù)氣體能防止預(yù)熱過程中鋼板表面發(fā)生氧化。預(yù)熱裝置為高頻感應(yīng)加熱，采用通電銅螺線管。通電線管產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度：

其中，n為單位長度的砸數(shù)，β2和β1為螺線管左端和右端連線與z軸的夾角。磁通量ф為磁通量與加熱部分的截面積的乘積。

φ＝bz·s

因此被加熱的金屬陶瓷復(fù)合材料中產(chǎn)生的感應(yīng)電流:

其中f通電電流頻率，r為加熱部分電阻，可由金屬陶瓷復(fù)合材料部分的高度l，截面積s和電阻率ρ求得。

因此此部分金屬陶瓷復(fù)合材料內(nèi)部產(chǎn)生的熱效應(yīng)為：

q＝i2^rt(4)

由此可計(jì)算處通電線圈在鋼板中產(chǎn)生的熱量，此熱量會(huì)引起鋼板的溫度變化，從而達(dá)到快速預(yù)熱效果：

施加高頻磁場時(shí)，電磁滲透深度由電流頻率決定，可以由下式計(jì)算：

式中，σ是電導(dǎo)率，μ是粘度系數(shù)，f是磁場頻率。

因此高頻感應(yīng)加熱的電流、頻率均可根據(jù)實(shí)際情況利用公式4-6計(jì)算得出，感應(yīng)加熱頻率約在10000-20000hz之間，電流200-500a。

進(jìn)一步地，步驟7中，銅合金熔體澆鑄到預(yù)熱鋼板之后，二者接觸后在界面處發(fā)生熱交換，如圖1所示。

銅合金液與鋼板的熱流可表示為：

qe＝he(tc-tl)

(7)

式中，qe為銅合金液傳遞給鋼板的熱流；he為銅合金液與鋼板的對(duì)流換熱系數(shù)；tc為銅合金液澆注溫度；tl為銅合金液液相線溫度。

對(duì)流換熱系數(shù)he可借助于流體受迫垂直面的對(duì)流傳熱公式計(jì)算得到：

式中，he為銅合金液與坯殼的對(duì)流換熱系數(shù)；ρ為銅合金密度；c為銅合金熱容；v為凝固前沿銅合金液運(yùn)動(dòng)速度；η為銅合金液粘度；λ為銅合金液導(dǎo)熱系數(shù)；l為接觸長度。

由此可以推算出銅合金熔體與預(yù)熱鋼板接觸后的溫度變化，通過控制銅合金的澆注溫度來控制接觸后銅合金的固態(tài)率。

進(jìn)一步地，步驟8中半固態(tài)漿料狀態(tài)中固態(tài)率為40-70％；推送過程為10-30s，為銅鉛合金和鋼板提供充足的擴(kuò)散時(shí)間。

進(jìn)一步地，步驟9中控制軋制道次壓下率為30-60％，軋輥直徑300mm，軋輥轉(zhuǎn)速與工藝參數(shù)相關(guān)。由于軋輥內(nèi)部通有冷卻水，因此此處傳熱由兩部分組成，如圖2所示。

假設(shè)半固態(tài)的銅合金層內(nèi)部溫度梯度為0，且半固態(tài)銅合金與軋輥壁間緊密接觸，無氣隙。則半固態(tài)銅合金與軋輥壁之間的傳熱計(jì)算與步驟7一致。

軋輥壁內(nèi)外側(cè)存在溫差，由于溫度梯度的作用，熱量會(huì)從半固態(tài)銅合金一側(cè)向冷卻水側(cè)傳遞，軋輥外壁內(nèi)部的熱流密度在一維穩(wěn)定狀態(tài)下可以表示為：

式中，qm為軋輥外壁內(nèi)部的熱流密度；δ為軋輥壁的厚度；t1為軋輥壁內(nèi)表面溫度；t2為軋輥壁外表面溫度；λm軋輥壁的導(dǎo)熱系數(shù)，數(shù)值可以根據(jù)以下公式進(jìn)行確定λm＝11.45+0.0106t，

軋輥壁與冷卻水界面?zhèn)鳠釣閺?qiáng)迫對(duì)流換熱，由冷卻水對(duì)流運(yùn)動(dòng)帶走的熱流計(jì)算：

qw＝hw(t1-tw)

式中，qw為冷卻水對(duì)流運(yùn)動(dòng)帶走的熱流；hw為冷卻水與軋輥壁的對(duì)流換熱系數(shù)；t1為軋輥壁內(nèi)表面溫度；tw為冷卻水平均溫度。

一般熱軋軋輥使用60crmnmo合金鍛鋼，可查出其比熱容、對(duì)流換熱等系數(shù)，根據(jù)以上公式，可計(jì)算出軋輥冷卻水量為60-240l·h^-1.由此推算出軋輥轉(zhuǎn)速范圍約為1-5轉(zhuǎn)/分鐘，復(fù)合板材的傳送速度由v＝2πrn計(jì)算得出為0.6-3m/min。

進(jìn)一步地，對(duì)于步驟10，感應(yīng)加熱的原理與步驟6中的計(jì)算過程一致。電磁感應(yīng)加熱會(huì)減少層狀復(fù)合材料制備過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減少復(fù)合材料的變形程度。在線高頻感應(yīng)正火時(shí)，由于鋼的相對(duì)磁導(dǎo)率為8000，銅的相對(duì)磁導(dǎo)率僅為1，因此在同樣的感應(yīng)頻率時(shí)，單位質(zhì)量的鋼所產(chǎn)生的焦耳熱比銅大的多，保證了鋼消除因淬火效應(yīng)引起的硬度增加而且銅也不會(huì)發(fā)生熔化，從而制備出優(yōu)良的層狀軸瓦復(fù)合材料。但正火的電磁頻率不宜過大，應(yīng)為7000-10000hz。

本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材，采用上述鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備方法制備而成。

本發(fā)明一種鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備裝置科學(xué)、合理，鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備方法簡單、易行，與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)防止鋼板表面氧化，復(fù)合效果好。本發(fā)明在進(jìn)行半固態(tài)-固態(tài)軋制復(fù)合之前，依次對(duì)鋼板上表面進(jìn)行打磨、酸洗、清洗處理，并在保護(hù)氣氛下進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，一方面防止在預(yù)熱過程中鋼板表面產(chǎn)生氧化層，另一方面可將預(yù)熱溫度升至800-900℃，提高復(fù)合板材界面復(fù)合效果。

(2)抑制銅鉛合金比重偏析。本發(fā)明使用感應(yīng)熔煉對(duì)銅鉛合金進(jìn)行熔煉，熔煉過程中電磁力對(duì)熔體有攪拌作用，促進(jìn)元素均勻分布。與鋼板接觸后銅鉛合金處于半固態(tài)狀態(tài)，并在軋輥的作用下快速凝固，可消除因密度和熔點(diǎn)差異造成的偏析，提高銅鉛合金覆蓋層的質(zhì)量。

(3)適用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明采用半固態(tài)軋制方法實(shí)現(xiàn)雙層金屬復(fù)合，銅鉛合金中鉛含量為15-45％wt，基板材質(zhì)可選304不銹鋼、q235鋼、10號(hào)鋼等，厚度范圍2-50mm，也可用于制備其他類型的高質(zhì)量金屬復(fù)合板材，如鋁-鋼，銅-鋼，鋁-銅等。

附圖說明

圖1為鋼板與銅合金液界面處溫度分布一維簡化圖，橫坐標(biāo)為距離，縱坐標(biāo)為溫度。

圖2為半固態(tài)銅合金與軋輥接觸后界面處溫度分布一維簡化圖，橫坐標(biāo)為距離，縱坐標(biāo)為溫度。

圖3為本發(fā)明鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為常規(guī)固液法制備的鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材微觀形貌。

圖5為實(shí)施例1鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的微觀形貌。

附圖標(biāo)號(hào)：1-保護(hù)氣體罐；2-干燥裝置；3-清洗裝置；4-上表面打磨裝置；5-鋼板；6-下表面打磨裝置；7-高頻磁場電源；8-真空罩；9-閉合開關(guān)；10-銅鉛合金；11-高頻感應(yīng)加熱裝置；12-軋輥；13-保溫澆道；14-已凝固包覆層；15-鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材；16-高頻感應(yīng)加熱電源；17-正火高頻感應(yīng)線圈；18-預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈；19-密封圈。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1

本實(shí)施例公開了一種鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備裝置，如圖3所示，包括依次設(shè)置的表面處理單元，保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元，感應(yīng)熔煉單元和半固態(tài)軋制復(fù)合單元，所述表面處理單元、保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元及半固態(tài)軋制復(fù)合單元中穿設(shè)有供下層鋼板穿過的長方形通道，所述表面處理單元、保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元內(nèi)的長方形通道的尺寸與待處理鋼板截面尺寸一致；

所述表面處理單元包括上表面打磨裝置4、下表面打磨裝置6、清洗裝置3和干燥裝置2；所述上表面打磨裝置4、清洗裝置3和干燥裝置2依次設(shè)置在長方形通道上方，所述下表面打磨裝置6設(shè)置在長方形通道下方、且與上表面打磨裝置4相配合；所述上表面打磨裝置4、下表面打磨裝置6為表面粗糙度為ra100-200μm的金剛石磨片；所述干燥裝置包括干燥輪。

所述保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元包括真空罩8、預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈18、高頻磁場電源7和保護(hù)氣體罐1，所述保護(hù)氣體罐1與真空罩8連通，所述預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈18設(shè)置在真空罩1內(nèi)，所述高頻磁場電源7與預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈18電聯(lián)，所述長方形通道穿設(shè)在真空罩8的預(yù)熱高頻感應(yīng)線圈18中；所述真空罩8穿設(shè)長方形通道的開口處設(shè)置有密封圈19。

所述感應(yīng)熔煉單元包括高頻感應(yīng)加熱裝置11，所述感應(yīng)熔煉單元底部設(shè)有用于控制出液口開合的閉合開關(guān)9，所述閉合開關(guān)9設(shè)置在長方形通道上方，所述閉合開關(guān)9通過保溫澆道13與長方形通道連通。

所述半固態(tài)軋制復(fù)合單元包括正火高頻感應(yīng)線圈17、為正火高頻感應(yīng)線圈17供電的高頻感應(yīng)加熱電源16和上下配合設(shè)置兩個(gè)軋輥12，所述兩個(gè)軋輥12為同步熱軋軋輥，所述軋輥12內(nèi)部設(shè)有冷卻水道，所述兩個(gè)軋輥12分別設(shè)置在長方形通道上下兩側(cè)；所述長方形通道在經(jīng)過兩個(gè)軋輥后穿設(shè)在正火高頻感應(yīng)線圈17中。

本實(shí)施例還公開了采用上述裝置制備鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的方法，以cu-30pb和45號(hào)鋼為例，制備厚度4mm(鋼板2mm，銅合金2mm)的復(fù)合板材。該方法包括以下步驟：

步驟1：鋼板5使用前使用清洗液進(jìn)行去氧化預(yù)處理，浸蝕時(shí)間2分鐘，經(jīng)清水沖洗后烘干，烘干溫度100℃，時(shí)間20分鐘；

步驟2：閉合感應(yīng)熔煉單元的下方的閉合開關(guān)，按cu-30％pb比例放入原料，開啟電源對(duì)銅鉛合金進(jìn)行電磁感應(yīng)熔煉；

步驟3：銅鉛合金10熔化后調(diào)節(jié)感應(yīng)熔煉單元的功率使熔體保溫至1200℃；

步驟4：調(diào)節(jié)鑄軋輥的速度3轉(zhuǎn)/分鐘和軋輥內(nèi)冷卻水流量120l/h，鑄軋機(jī)進(jìn)入空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)；

步驟5：將鋼板推送置表面處理單元內(nèi)的長方形通道入口，對(duì)上下表面進(jìn)行打磨處理，上表面為粗糙度ra100μm的金剛石磨片，打磨時(shí)間1分鐘；之后使用10％的乙醇溶液清洗掉鋼板上表面的研磨屑；經(jīng)干燥輪進(jìn)行干燥處理，干燥輪表面采用吸水材料，溫度90℃，烘干時(shí)間1分鐘；

步驟6：干燥處理后的鋼板推送至保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元，在氬氣下進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，氣體流量為10l/min，感應(yīng)頻率12000hz，感應(yīng)電流200a，使鋼板預(yù)熱至900℃；

步驟7：預(yù)熱后的鋼板傳送至感應(yīng)熔煉單元下方時(shí)，打開感應(yīng)熔煉單元的閉合開關(guān)，使cu-30％pb通過保溫澆道13均勻鋪展到鋼板表面，通過控制流速使銅鉛合金厚度層保持在4mm，銅合金與鋼板接觸會(huì)迅速冷卻至半固態(tài)狀態(tài)；

步驟8：在鋼板繼續(xù)向前推送的過程中，使銅鉛合金保持半固態(tài)漿料狀態(tài)，固態(tài)率約40％，傳送過程10s，為銅鉛合金和鋼板提供充足的擴(kuò)散時(shí)間；

步驟9：半固態(tài)銅鉛合金與鋼板進(jìn)入軋輥腔內(nèi)進(jìn)行半固態(tài)-固態(tài)軋制，控制軋制道次壓下率為50％；

步驟10：感應(yīng)加熱正火，磁場頻率8000hz，消除應(yīng)力，制成鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材15，鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材15上層為已凝固包覆層14。

常規(guī)固液法直接將高溫銅合金熔體澆注到鋼板上，接觸面的溫度分布不均勻，溫差導(dǎo)致鋼板變形，部分銅合金和鋼板結(jié)合不佳，界面處存在氣孔、開裂等鑄造缺陷。常規(guī)液固法取宏觀界面結(jié)合情況良好的部位進(jìn)行觀察，其結(jié)果如圖4所示，放大后微觀界面存在明顯的氧化層。

本實(shí)施例方法在相同澆注溫度情況下，界面處結(jié)合良好，無明顯的氣孔、夾雜等鑄造缺陷，銅合金熔體和鋼板接觸時(shí)溫度基本保持一直，產(chǎn)品較平直。本實(shí)施例鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的微觀形貌如圖5所示，鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材制備過程中界面的冷卻條件基本保持不變，因此樣品界面平直良好，另外由于本實(shí)施例使用了保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱法，界面處無氧化現(xiàn)象。

實(shí)施例2

本實(shí)施例公開了一種鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備方法，采用實(shí)施例1所述鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備裝置。

以cu-20pb和45號(hào)鋼為例，制備厚度9mm(鋼板3mm，銅合金6mm)的復(fù)合板材。鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材的制備方法包括以下步驟：

步驟1：鋼板使用前使用清洗液進(jìn)行去氧化預(yù)處理，浸蝕時(shí)間2分鐘，經(jīng)清水沖洗后烘干，烘干溫度100℃，時(shí)間20分鐘；

步驟2：閉合感應(yīng)熔煉單元的下方的閉合開關(guān)，按cu-20％pb比例放入原料，開啟電源對(duì)銅鉛合金進(jìn)行電磁感應(yīng)熔煉；

步驟3：銅合金熔化后調(diào)節(jié)感應(yīng)熔煉單元的功率使熔體保溫至1150℃；

步驟4：調(diào)節(jié)鑄軋輥的速度1.5轉(zhuǎn)/分鐘和軋輥內(nèi)冷卻水流量180l/h，鑄軋機(jī)進(jìn)入空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)；

步驟5：將鋼板推送置表面處理單元內(nèi)的長方形通道入口，對(duì)上下表面進(jìn)行打磨處理，上表面為粗糙度ra100μm的金剛石磨片，打磨時(shí)間1.5分鐘；之后使用10％的乙醇溶液清洗掉鋼板上表面的研磨屑；經(jīng)干燥輪進(jìn)行干燥處理，干燥輪表面采用吸水材料，溫度90℃，烘干時(shí)間1.5分鐘；

步驟6：干燥處理后的鋼板推送至保護(hù)氣感應(yīng)預(yù)熱單元，在氬氣下進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，氣體流量為10l/min，感應(yīng)頻率12000hz，感應(yīng)電流250a，使鋼板預(yù)熱至900℃；

步驟7：預(yù)熱后的鋼板傳送至感應(yīng)熔煉單元下方時(shí)，打開感應(yīng)熔煉單元的閉合開關(guān)，使cu-20％pb均勻鋪展到鋼板表面，通過控制流速使銅鉛合金厚度層保持在10mm，銅合金與鋼板接觸會(huì)迅速冷卻至半固態(tài)狀態(tài)；

步驟8：在鋼板繼續(xù)向前推送的過程中，使銅鉛合金保持半固態(tài)漿料狀態(tài)，固態(tài)率約50％，傳送過程15s，為銅鉛合金和鋼板提供充足的擴(kuò)散時(shí)間；

步驟9：半固態(tài)銅鉛合金與鋼板進(jìn)入軋輥腔內(nèi)進(jìn)行半固態(tài)-固態(tài)軋制，控制軋制道次壓下率為40％，制成鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材；

步驟10：感應(yīng)加熱正火，磁場頻率8400hz，消除應(yīng)力，制成鋼-耐磨銅合金復(fù)合板材。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。