一种利用尺度效应制备泡沫层状箔材的方法与流程

本发明属于复合金属材料轧制技术领域，特别涉及一种利用尺度效应制备泡沫层状箔材的方法。

背景技术：

目前，泡沫铝合金具有密度小、吸收冲击能力强、高阻尼减震性能及高冲击能量吸收率、隔音降噪等优点。得到科学界和工业界的普遍关注。金属板/泡沫铝/金属板形成的层状结果继承了泡沫铝材料的优点，在绿色建筑、汽车轻量化等领域已经得到了应用。

随着微电子领域、微成形制造领域的快速发展，人们对极薄层状材料的需求逐渐增大。然而，采用传统机械界面焊合的方法制备极薄“金属箔材/泡沫铝箔材/金属箔材”层状材料具有非常大的难度。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用尺度效应制备泡沫层状箔材的方法，利用金属材料轧制过程中发生尺度效应的原理，制备高质量的极薄铜箔/泡沫铝箔/铜箔层状复合材料，在微观情况下，该材料为由铜箔和泡沫铝箔组成的层状复合材料，为铜箔/泡沫铝箔/铜箔多层复合材料，材料中，铜与铝材料界面焊合完好，不形成金属间化合物。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用尺度效应制备泡沫层状箔材的方法，包括如下步骤：

第一步：以铜箔和铝箔材为原料；

第二步：将铝箔和铜箔加工成完全相同尺寸的片材；

第三步：按照铜箔/铝箔/铜箔进行堆叠，通过电焊将轧件前端焊合；

第四步：将前端焊合的材料进行叠轧；

第五步：将叠轧后材料取出，重复第四步，直至箔材厚度达到10-200μm。

所述第一步中，铝箔材质为工业纯铝aa1230，铜箔轧制前的厚度为100-300μm，铝箔轧制前的厚度为15-50μm。

所述第四步中，单道次压下率在40％-60％之间。

与现有技术相比，本发明利用箔材塑性变形过程中的尺度效应以及高速塑性变形情况下铝合金材料以夹杂相为核心形成孔洞，且与此同时，随着铝箔厚度的降低，塑性变形后铝箔中存在的孔洞比率逐渐提高，从而变成泡沫形状的原理。制备出高质量的极薄铜箔/泡沫铝箔/铜箔层状复合材料。本发明采用叠轧与尺度效应技术，适合制备铜箔、铝箔复合箔材，所得复合铜箔/泡沫铝箔/铜箔层状材料在微电子技术、隔音降噪、微成形等领域具有广阔前景。

附图说明

图1是本发明层状结构的铜箔/泡沫铝箔/铜箔复合箔材的叠轧轧制制备流程图。

图2所示为轧制结束后铜箔与泡沫铝箔之间的界面微观组织。

图3为轧制前铝材料的微观结构。

图4所示为轧制结束后，铝中的纳米孔洞分布情况。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明利用尺度效应制备泡沫层状箔材的方法，流程如下：

第一步：以铜箔1和铝箔2为原料，铜箔1轧制前的厚度为100-300μm，铝箔2轧制前的厚度为15-50μm。铝箔2为工业纯铝aa1230箔材，铜箔1为普通工业铜箔。

第二步：将金属铝箔和金属铜箔加工成完全相同尺寸的片材。

第三步：按照铜/铝/铜进行堆叠得到片材3，通过电焊将轧件即片材3的前端进行焊合。

第四步：将焊合后的材料4放在上下压辊5之间，进行叠轧，单道次压下率在40％-60％之间。

第五步：将材料取出，重复第四步，直到达到适合的箔材厚度得到轧制后材料6，厚度在10-200μm，其中，轧后铝材基体7位于两层轧后铜材基体8之间，轧后铝材基体7上有大量的孔洞9，但铝铜交界面10处无孔洞。

本发明的一个实验案例，采用铜箔1厚度为300μm，铝箔2厚度为16μm。铜为工业纯铜，铝为aa1230。根据上述方案按照铜箔/铝箔/铜箔进行堆叠，然后，进行叠轧。经过4个轧制道次后，轧件的厚度为160μm。

图2所示为叠轧结束后铜/铝界面分布情况，界面结合完好。

图3所示为轧制前aa1230铝合金微观组织，材料内部无孔洞。

图4所示为叠轧结束后，铝合金微观组织分布，里面有大量的纳米孔洞。

技术特征：

技术总结
一种利用尺度效应制备泡沫层状箔材的方法，以铜箔和铝箔材为原料，加工成完全相同尺寸的片材，按照铜箔/铝箔/铜箔进行堆叠，通过电焊将轧件前端焊合，将前段焊合的材料进行叠轧，重复叠轧至箔材厚度达到10‑200μm，本发明利用金属材料轧制过程中发生尺度效应的原理，制备高质量的极薄铜箔/泡沫铝箔/铜箔层状复合材料，在微观情况下，该材料为由铜箔和泡沫铝箔组成的层状复合材料，为铜箔/泡沫铝箔/铜箔多层复合材料，材料中，铜与铝材料界面焊合完好，不形成金属间化合物。

技术研发人员：喻海良;崔晓辉;王青山
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2017.06.14
技术公布日：2017.10.24