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1、. .多层异种金属复合材料的开展与应用前言：新材料产业是当今世界各国重点开展的高新技术产业之一。新材料技术对其他领域的开展起着引导、支撑和相互依存的关键性作用，是最具推动力的共性根底技术。复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，组成具有两个或两个以上相态构造的材料。该类材料不仅性能优于组成中的任意一个单独的材料，而且具有组分单独不具有的独特性能。 双金属复合材料早在2000多年前的秦帝国青铜剑中就已有所应用，他是采用两次铸造的方法制造而成，他使秦国的剑长到达1米单金属只能到达0.6米，为秦始皇统一六国创造条件。随着社会的进步，技术的更新，近十几年复合材料的开展非常迅速，目前复合
2、材料从双金属开展到多金属；加工方式也从简单铸造锻打开展成轧制、爆炸、堆焊等工艺方式；组合方式也从单一铜、钢开展成铝、钢、不锈钢、铜、钛、镍、钽、钯、各种合金等，甚至陶瓷类非金属也在使用之中；使用地已开展到诸多行业：石油、化工、轻工、食品、环保、水处理、电力等。多层异种金属复合材料的应用会随着技术的开展不断改变人们的想象。1.多层异种金属复合材料的开展1.1品种及现状：1.1.1目前复合材料按照外形分类，主要有复合板材、复合棒材、复合管材、复合型材这几类，其中复合板材又分为原平板、卷板；管材又分为内包覆和外包覆。目前板材是使用量最大、其次为管材。板材中又区分中厚板、薄板、单面复合、双面复合、多层
3、复合；单面复合用量最大。不同的类型，加工工艺和方法有所不同，所以区别对待。目前单面不锈钢复合板用量最大，其次是双面不锈钢复合板。单面钛钢复合板用量增加很快。单面铝钢复合板在电器化铁路方面也大量使用。随着管道焊接技术的突破,直缝焊管加工方式已相当成熟,为不锈钢复合管材提供了先决条件,不锈钢复合管材也开场在逐渐走入石化、水处理、液体输送、灯杆扶手装饰等领域，它将是复合材料应用的新亮点。1.1.2按照材质分类：主要有不锈钢与碳钢复合材料、铝与铜复合材料、铜与钢复合材料、钛与钢复合材料、镍与钢复合材料、巴氏合金与钢复合材料、蒙乃尔与钢复合材料、哈氏合金与钢复合材料、钽与钢复合材料、钯与钢复合材料、锆与
4、钢复合材料、铌与钢复合材料、陶瓷钢与钢复合材料等各种组合，即可以是两两组合、也可以是三三组合，甚至是可以更高层层组合，只要需要即可。目前不锈钢与碳钢复合材料是用量最大，技术最成熟的复合材料，它的使用量占到多层异种金属复合材料的90%以上，而且应用还在猛增。镍基材料、钛材等与钢材的复合，也从单一的爆炸焊接工艺开展到了轧制工艺、扩散工艺、摩擦工艺等多种加工方法，其他复合材料也都有所突破，尤其是轧制技术的突破，为这些复合材料的大量使用给与了保证。1.1.3按照功能分类：复合材料首先是经济效益好，它是一种节能材料，尤其是针对贵重和稀有金属来说，可以节能，减少其使用量。其他功能有防腐、耐磨、导电、耐热、
5、导磁、装饰、高强度等功能。使用者可根据使用目的，按照组合材料的性能，取各自的优点，相互叠加以期到达使用要求。即使是单一材料，通过累积叠轧复合加工，可实现超细晶材料，它具有优良性能，不但强度、硬度高，还表现出一定的低温超塑性和良好的抗腐蚀性。是单一材料常规加工所达不到的效果。目前使用最多的是防腐功能，其次是导电功能、耐磨功能、耐热功能等，其他功能还有待进一步开发。功能材料的开展是复合材料新思路，尤其是在军工、核工业、航空航天、船舶等方面都会大有作为。1.1.4按照加工技术方法分类：多层异种金属复合材料的加工方法有很多种，生产中常用的金属层状复合材料的加工技术按金属组元的状态那么可分为三大类，即固
6、-固相复合法，液-固相复合法和液-液相复合法。固-固相复合法包括爆炸复合法、轧制复合法、爆炸焊接+轧制复合法、扩散复合法等；液-固相复合法包括复合浇注法、反向凝固法、钎焊法、铸轧法等；液-液相复合法有电磁连铸法等。目前轧制复合材料以其可以进展连续生产，产品尺寸准确，各组元的厚度均匀，性能稳定，适于轧制复合的金属非常多，而且生产本钱低、效率高，易于实现大规模工业化生产等优点。已成为世界各国复合材料加工技术的首选。国内复合材料加工90%采用爆炸焊接方式进展，因为爆炸场地特殊及火工品限制，其加工费用及管理难度越来越大，其开展受到限制。1.2开展动态：多层异种金属复合材料的制造技术经过数十年的开展，已
7、经有多种成熟工艺获得了生产应用。同时，新的技术和工艺也将不断开辟其它新的应用领域并得到完善和提高。可以期望前景广阔的轧制技术，当它在技术本身发育成熟后，将会给复合板带的生产带来新的开展。目前从生产量的角度看，多层异种金属复合材料不属于主流品种的之列，但是随着其使用场合的重要性和特殊性以及产品本钱上的优势，其确具很大的潜在市场需求并将获得较大的开展。关于多层金属板材复合轧制的研究尽管在许多方面取得一定的突破，但各种复合板制备方法各有优缺点，难以完全互相替代，在组合和生产效率等方面还有一系列问题有待解决，随着制备技术和计算机模拟技术的不断开展，PPR(金属粉末+板带)、ARB累积叠轧、PIT金属粉
8、末包套，可制超导材料等都已利用计算机模拟实现工艺的最正确控制。由此可预见不远的将来将会出现更多和更新的复合板生产方法。2.多层异种金属复合材料的用途及市场2.1不锈钢复合材料的应用：不锈钢复合材料的应用非常广泛，主要有石油、化工方面的设备，例如：压力容器、反响釜、交换、聚合塔器、物料储罐等，这类设备要求具有一定的抗腐蚀性还要具有一定强度，有些还要导热性等；这些要求正适合复合材料的使用。不锈钢具有抗腐蚀、耐热等优点，碳钢具有强度高、导热性好、价格低等优点，二者优点的结合是复合材料能在石油、化工方面使用的主要原因。在轻工、印染、食品、海水淡化、环保、装饰、造酒、储运仓储等方面的应用，不锈钢复合材料
9、主要表现在干净、美观、防腐、导热、价格低等特性上，例如：环保行业的水处理设备，滗水机、别离机等；运输业的化学品驳船和槽车；消毒设备丙烷灭菌器；轻工造纸设备木屑预蒸器、纸浆预热器、蒸煮器、冷凝器等；水设备中的储罐等。此外：不锈钢品种很多，其中双相不锈钢是近几年开展起来的新品种，其复合材料也是应用广泛，应用于各工业领域，诸如纸浆和造纸、陆上和海上的油气工业、化学加工工业、运输业(化学品船和槽车)、制药和食品工业以及建筑业等。多用制反响容器，各种工业设备和输送管道等。在大多数应用中，双相不锈钢被认为是具有本钱效益的材料，填补了普通奥氏体不锈钢如316和高台金奥氏体不锈钢之间的空白。尽管一般认为使用双
10、相不锈钢复合材料具有耐化学产品的腐蚀性能，例如尿素和化肥生产、有机酸生产以及含硫化氧天然气的加工等遇到的一些介质，但最重要的应用是其他奥氏体不锈钢复合材料不具有足够的耐点蚀和应力腐蚀断裂性能的含氯离子热水溶液介质中，诸如热交换器、冷凝器和各种容器等设备。双相不锈钢复合材料是一种具有耐应力侵蚀、耐孔蚀、耐裂缝侵蚀和耐侵蚀委靡等凸起特点的钢种，在炼油、化肥、化工、造纸、盐工业等行业的常减压安装、催化裂化和加氢裂化装置、提塔和热交流器、延续式硫酸蒸煮或间歇式蒸煮安装、紧缩机冷却器和高压分化塔的分化管及保送管道等安装上有着普遍的用处。双相不锈钢问世较晚，但它的开展十分敏捷。因为它兼有奥氏体不锈钢与铁素
11、体不锈钢的长处，又可补偿两者各自的缺乏，因而列国非常注重此钢种的研制和出产，特别是七十年代以后，精辟设备的呈现，为生产含氮、超低碳双相不锈钢打下了根底，因此双相不锈钢获得敏捷开展。当前双相不锈钢已与奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢并列成为自力的一大类钢种。不锈钢花纹板在瑞典、德国、日本、美国等国度开展十分敏捷。我国是从七十年代中期开场研制双相不锈钢的。因为双相不锈钢的生产难度较大，在我国开展比拟缓慢。随着我国生产不锈钢用的VOD炉、AOD炉，大型真空感应炉大量投入生产，促进了我国双相不锈钢的生产开展。不锈钢复合板是不锈钢板的局部替代产品和补充产品，目前我国不锈钢产量已达1500万吨/年
12、水平。消费以到达1300万吨/年。主要不锈钢下游行业消费构造根底表序号行业区分代表产品及用途主要钢种主要规格1餐厨业锅、碗、碟、杯、筷、刀、勺、叉，厨具201、202、304、4300.4-0.82家电行业电冰箱柜、空调器和洗衣机、洗碗机等201、304、4300.4-3.03建筑装饰窗框、门、百页窗、栏杆、电梯等201、202、304、430、439、4440.5-3.04石化设备压力容器、石化容器、反响釜、反响器、成套石油化工和炼油，塔器，罐，石油别离塔，转鼓式固液别离设备，容器封头304、321、316L、304L0.3-305酿酒设备储酒罐，啤酒罐、发酵罐、冷凝器、洗瓶机、输瓶机、灌装
13、机、压盖机、包装机械等。304、316L、321、443、4441.0-50.06饮食机械啤酒罐、罐头机械、奶仓、储奶罐、反响釜 冷却存储罐、挂面设备、方便面设备304 420 430、4440.6-5.07环保设备污泥脱水带式压滤机、水处理设备、自动软水器、锅炉水处理器、过滤除氧器304、304L、321、316L、317L0.5-30.08涂装机械输送机支架、前处理设备、烘干设备304 316 3211.0-5.09洗涤设备干洗机304、304L、316L0.8-3.010乳品设备制冷罐、运输罐、奶仓、储奶罐、反响釜304、444、316L0.8-2011枯燥设备工业枯燥设备、农业枯燥设备
14、、自动化立体库、制药、化工、食品、农副产品等行业物料及产品的加热固化、枯燥脱水等304、321、316L2.0-6.012制冷设备陈列柜、便利、 厨房冷柜、冷库、冷却设备、制冰设备、制冷设备304、321、316L0.4-10.013烟草机械梗丝膨化塔、烘丝机、切丝机制丝线、白肋烟线、打叶复烤线、香烟卷接、存储设备3041.0-18.014皮革机械不锈钢八角型摔软鼓3041.0-6.015纺织机械晴纶、涤纶成套设备、浆纱机、印花机、无纺布设备、浆槽、滚筒304、316L、22050.3-6.016染整设备304、321、316、22051.0-10.017造纸机械染色机械、整理机械304、32
15、1、316、22051-4018锅炉设备燃器锅炉304、321、316、310S3.0-40.019换热设备板式换热器、蒸发器、真空储罐、绕管式换热器。可拆式板式换热器、板式热交换机组、全焊式板式换热器等304、316L、321、316、310S、304L0.5-30.020汽车行业消声器、防盗门、改装化学品槽车柴油机排气消音器、汽车排气管、垫圈、燃油喷射系统、排气系统、刹车系统和发动机紧固构件409、436、304、321、410、420、409L、4390.2-30.021电子通讯彩色显像管电子枪、计算机磁盘、手机、半导体制造装置、保护管、小型十字开关、继电器、高速打印机环形袋等。304、301、305、316、409L、4300.05-1.0二、主要不锈钢下游行业消费构造比例表(比例:%, 消费量: 万吨)行
