[发明专利]一种包覆材料固/液复合水平连铸成形设备与方法

说明书

技术领域

本发明属于包覆材料连铸技术领域，具体涉及一种包覆材料固/液复合水平连铸成形设备与方法，特别适用于包覆层金属熔点低于芯材金属熔点的难以卷取的大尺寸包覆材料水平连铸成形。

技术背景

包覆材料是在芯材上包覆一层异种金属的复合材料，兼具包覆层金属与芯材金属的优点，不仅综合使用性能优异，而且极大地减少了贵重金属的用量，降低了成本，因此在航空航天、能源环保、建筑机械、石油化工、交通运输、电子信息、国防军工以及日常生活等领域用途广泛，是目前复合材料的一个重点发展方向。

传统的包覆材料成形方法主要包括芯材表面镀覆法（如电镀法、化学镀法、置换镀法等）、固相复合法（如包覆焊接法、包套塑性加工复合法）以及复合铸造法。前两种方法在包覆材料的成形方面发挥了一定的积极作用，也在一些包覆材料的生产上得到了实际应用；但是，这两种方法也存在着各自明显的缺点。例如，有的方法环境污染较大、包覆层金属厚度较薄、界面结合强度低；有的方法设备投入大、生产流程长、难以实现连续生产、生产效率低、复合界面质量较差、包覆层金属厚度受限且包覆比难以精确控制、包覆材料的质量和性能不稳定、生产成本高。而基于金属熔体的包覆材料复合铸造法不仅具有短流程、近终形、高效率、低成本、绿色环保、应用范围广等显著优点，并且容易实现包覆材料的连续化、自动化和批量化生产，是包覆材料成形的一种主流技术和重要发展趋势，其研究开发和推广应用日益受到重视。

目前基于金属熔体的包覆材料连续复合铸造法可以分为两大类，一类为采用两种金属熔体进行直接复合成形的复合铸造法（如双流铸造法、水平磁场制动复合连铸法），另一类为采用包覆层金属熔体对已成形的固体芯材进行连续包覆成形的复合铸造法（如反向凝固法、热浸镀法）。前一类方法由于采用的是两种金属熔体，存在着两种金属熔体在界面处容易发生程度难以控制的混合或过度复合，也极易生成金属间化合物，容易出现界面层厚度不均匀、界面结合强度难以保证以及界面质量的一致性较差等问题，同时对设备制造、工艺水平、操作技能及自动化控制要求很高，特别是正确控制和合理匹配工艺参数，使两种金属界面结合良好且界面稳定比较困难，而且投资大、所需能耗高，金属的组合自由度也受到很大程度的限制，因此严重制约了其推广应用。后一类方法由于采用了已成形的固体芯材，因此克服了前一类方法的许多缺点，设备、工艺及控制的难度也大大降低，所以该类方法成为了目前包覆材料复合铸造成形所采用的主要方法，在一些包覆材料的生产中获得了实际应用；但是，现有的该类方法也存在着各自的不足。