[发明专利]一种在轧辊上施加脉冲电流的轧制方法

说明书

本发明属于双金属复合材料轧制技术领域，具体涉及一种在轧制过程中对上下轧辊施加脉冲电流以提高双金属复合板结合强度的方法。主要步骤为：覆层金属和基层金属轧前处理，上轧辊或下轧辊接通脉冲电流，启动轧机进行轧制。本发明的一种在轧辊上施加脉冲电流的轧制方法，是在轧制过程中增加了脉冲电源，该脉冲电源的正负极输出的脉冲电流通过不同的方式流过轧辊与板材，形成闭合回路。其有益效果为：促进了覆层金属和基层金属元素扩散，提高了扩散效率，降低轧制力，提高结合强度，提高轧制生产效率。

技术领域

本发明属于双金属复合材料轧制技术领域，具体涉及一种在轧制过程中对轧辊施加脉冲电流提高复合板结合强度的方法。

背景技术

随着现代科学技术的迅速发展，人们对材料的性能要求越来越高、对材料的结构效率的改进要求也越来越强烈。在多数情况下，采用单一金属材料很难满足工程结构对其使用性能和成本上的要求。于是，集不同材料的物理、化学、力学性能和价格差别于一体的新型复合材料应运而生，这将有效地利用材料的优良特性，克服和弥补单一材料性能的不足，获得更优异的综合性能的材料。

金属复合材料是由两种或两种以上不同金属材料通过加压、加热等方法，使其结合界面达到冶金结合而制成的。双金属复合板因其具备覆层金属和基层金属的优良特性，被广泛应用于航空航天、机械电力、电子通讯、家居生活等多个方面。目前，生产金属复合板的方法主要有轧制复合法和爆炸复合法。爆炸复合法生产的金属复合板尺寸较小，很难满足用户的需求，同时该方法能量消耗大，污染环境，成材率低。轧制复合法能够较为容易地生产大尺寸金属复合板，操作简单，成本低，环境污染小，易于实现自动化生产。

随着板材行业的迅猛发展以及市场消费结构的变化，新的消费领域对金属复合板的结合强度要求日益提高，这使得原有轧制设备与工艺难以满足新产品的要求。

金属材料在成形过程中所表现出的宏观变形特点与其微观组织状态和变形机制有着紧密的联系。已有大量研究表明：由于脉冲电流的影响，金属变形特点较常规塑性变形有很多不同之处，例如变形能力提高、流动应力下降、材料组织细化等。脉冲电流的引入，致使金属材料在变形过程中产生电致塑性效应、止裂效应、极性效应等，这样材料在成形性能、变形特点等方面表现出与常规塑性变形不同的特征。

脉冲电流的引入可以通过对材料施加热能、电子动能、电能等附加能量来影响原子的随机热运动，当高密度的电流在极短时间内被传输到金属材料内时，会显著提升材料内部原子、空位的扩散能力，通过改变材料缺陷处的能量来影响材料的再结晶过程，同时促进位错的滑移和攀移运动。因此，如果将脉冲电流应用在双金属复合材料的轧制过程中，能使不同变形能力的金属材料达到同步变形，抑制复合材料边裂情况，提高金属复合板的结合强度，提高生产效率。

发明内容

为提高双金属复合板塑性变形能力，抑制复合板边部裂纹，提高金属复合层元素扩散效率，增强结合强度，本发明提供一种提高双金属复合板结合强度的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种在轧辊上施加脉冲电流的轧制方法，在轧辊上施加脉冲电流，使得轧辊与双金属板材之间形成电流回路，所述脉冲电流的施加方式包括（a）、（b）、（c）和（d）中一种施加方式：

（a）脉冲电流从上轧辊的一端进，从下轧辊的同一端出；

（b）脉冲电流从上轧辊的一端进，从下轧辊的另一端出；

（c）脉冲电流从上轧辊的一端进，从上轧辊的另一端出；

（d）脉冲电流从下轧辊的一端进，从下轧辊的另一端出。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述脉冲电流功率为10-50KW，电压幅值为10-320V，脉冲频率为1-3000Hz，脉冲宽度为20-4000μs。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述双金属板材的上层为覆层金属，下层为基层金属；并且上轧辊对应覆层金属，下轧辊对应基层金属。