本發(fā)明涉及一種內(nèi)層含槽復合金屬板材及其制備方法，屬于復合金屬板材領域。
背景技術(shù)：
由于科學技術(shù)的迅速發(fā)展，單一材料已很難滿足現(xiàn)代工業(yè)對于材料綜合性能的要求，雙金屬復合材料可以在設計上綜合各組元的優(yōu)點，使材料擁有優(yōu)良的綜合性能，而且適用面廣，近年來受到各國越來越多的關注。
金屬復合軋制板材有鋁鋼，銅鋼，銅鋁等多種雙金屬組合類型。以銅鋁復合軋制板材為例，其不僅具有銅材的高導電、導熱率，同時具有鋁材的質(zhì)輕、耐腐蝕、美觀、經(jīng)濟等優(yōu)點，銅鋁層狀復合材料可以在減輕40％質(zhì)量的前提下達到與銅材相差無幾的高導電、導熱率，同時價格只有銅材的60％。因此，銅鋁復合材料正逐漸被開發(fā)，并應用在電子、電氣、電力、冶金、機械、汽車、能源等領域，具體的應用包括銅包鋁電纜、散熱翅片、復合接頭、電子封裝等。
現(xiàn)在層狀金屬材料的制備方法，有爆炸焊接復合、軋制復合和爆炸－軋制復合等幾種主流的加工制備方法，其在理論研究和應用方面都有了很大的發(fā)展，這里主要介紹一下軋制復合的方法。根據(jù)軋制復合溫度參數(shù)，軋制復合法可分為熱軋復合法和冷軋復合法；冷軋復合法中，根據(jù)軋機軋輥的轉(zhuǎn)速或輥徑的差異，可分為等輥徑等輥速復合法和異步軋制復合法。軋制復合法的主要機理就是采用軋輥大壓力作用下，使兩種或者兩種以上的金屬待復合表面產(chǎn)生較大的塑性變形，表面的硬化層塑性很差會產(chǎn)生破裂，新鮮而活化的金屬從待復合表面的裂縫中擠出，從而能夠獲得牢固結(jié)合的一種工藝。相比于冷軋，熱軋復合法是將待復合的金屬坯料加熱到一定溫度，對其施加大的壓下量進行軋制變形，在受到熱和力的同時作用而使不同金屬復合的一種工藝方法。熱軋和冷軋復合法都有其自身的優(yōu)點和缺點，因此在合理選擇軋制復合工藝的時候要根據(jù)實際所需要的性能與成本進行選擇。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)層含槽復合金屬板材及其制備方法。
本發(fā)明的目的是按如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種內(nèi)層含槽復合金屬板材，包括設置在兩塊金屬板之間的金屬管，所述的金屬板復合連接。
所述的金屬板與金屬管的材質(zhì)選擇銅、鋁、鋼等金屬中的任意一種。
所述的金屬管的個數(shù)為1根以上。
一種制備上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)層含槽復合金屬板材的方法，包括如下步驟：
A：表面處理：對退火處理過的金屬板和金屬管去油污、表面磨砂；
B：組料：在金屬管中填充可溶性固體后，密封，將密封后的金屬管置于兩塊金屬板之間，將金屬管固定在兩塊金屬板之間；
C：復合軋制：將兩塊金屬板固定后進行冷軋或熱軋，在一定的壓下量下將金屬板進行復合；
D：擴散退火：對復合后的金屬板進行擴散退火處理；
E：表面精軋：對退火后的復合金屬板表面精軋，將可溶性固體去除后并對表面進行清洗，制得成品。
步驟A中，當金屬板和金屬管的材質(zhì)為鋼時，其退火溫度為6406660℃，退火時間為30min；當金屬板和金屬管的材質(zhì)為銅時，其退火溫度為440℃6400℃，退火時間為30min；當金屬板和金屬管的材質(zhì)為鋁時，其退火溫度為260℃6320℃，退火時間為30min。
步驟B中，金屬管的固定方式有以下幾種：預先在金屬板上與金屬管接觸的一面銑削兩條槽；或把金屬管采用焊接的方法固定在其中一塊金屬板上；或采用粘結(jié)劑將金屬管固定在金屬板上。
步驟B中，可溶性固體選擇細鹽、糖等粉末狀固體。
步驟C中，金屬板的固定采用鉚接或焊接。
步驟C中，冷軋或熱軋時至少經(jīng)一道次軋制，第一道次軋制壓下量至少為40％，總壓下量控制在44％670％之間。
步驟D中，復合金屬板的擴散退火溫度為4406440℃，退火時間為10630min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：
一、相比于機械加工、鉚接、涂覆粘結(jié)劑等在板內(nèi)形成槽孔的加工工藝，本發(fā)明所述的方法更加簡單，結(jié)合強度更高；二、本發(fā)明不僅能夠加工大尺寸的板材，還能夠進行規(guī)?；可a(chǎn)；三、本發(fā)明制備的帶金屬管的的復合板材，可在金屬管內(nèi)進行布線或者通入一些冷卻液體，可以使材料利用率大大提高，使其應用范圍更加廣闊。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的內(nèi)層含槽孔疊層金屬復合板材的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
其中：1-金屬板(金屬1)，2-金屬管(金屬2)
具體實施方式
內(nèi)層含槽復合軋制板材，其應用非常廣泛，可在軍事、民用、建筑等領域發(fā)揮極其重要的作用。例如，其可在坦克等軍事裝備上發(fā)揮相當大的作用，用于坦克的外殼，可以減輕坦克的重量，用于制作發(fā)動機所處周圍的機壁，在孔中通入冷卻液體，可以降低坦克發(fā)動機的溫度，延長坦克相關部件的使用壽命，在電子裝備中，還可以通過板材中的槽孔進行布線，節(jié)省空間，并且可避免電線外皮剝落導致的短路；在民用及建筑領域，通過使用帶槽板材，增加板材的導熱、導電等相關性能，還可以減輕重量，另外這些槽孔還可以布線，避免需要布線而要進行的打孔工作。
相比于復合軋制的方法，也可以按傳統(tǒng)的加工方法制備復合金屬板材，例如可采用機械加工、鉚接、涂覆粘結(jié)劑的方式來實現(xiàn)槽孔的加工和板材之間的結(jié)合，但這些方法通常都有其難以避免的缺陷。通過機械加工的方式加工帶槽金屬復合板材，先通過軋制獲得復合軋制板材，在進行機械鉆孔，這樣的加工方式，步驟繁瑣，且加工的板材不宜過長，加工效率低、成本高。若采用鉚接的方法制作帶槽復合金屬板材，需要在金屬板兩側(cè)分別開槽，開槽之后打孔、鉚接，這樣的結(jié)合界面難以實現(xiàn)冶金結(jié)合，所以其界面結(jié)合強度沒有軋制復合形成的結(jié)合強度高；另外，通過此方法加工出的板材不能實現(xiàn)冷卻的功能，而且只能加工小塊板材，難以進行大批量生產(chǎn)。除了鉚接，還可以通過涂覆粘結(jié)劑，將兩種板材粘結(jié)在一塊，這樣的結(jié)合方式，雖然其界面結(jié)合的緊密度比鉚接好，但是界面的結(jié)合強度不高，且界面結(jié)合壽 命即粘結(jié)劑的使用壽命，使用時間難以滿足市場需求。故以上列舉的加工方法皆有其難以克服的缺點和劣勢所在，因此本發(fā)明提出通過將一定數(shù)量的某種金屬管置于兩塊金屬板之間，通過復合軋制的方法，制備含槽疊層復合軋制板材的加工方法。
金屬板與金屬管的材質(zhì)，可從銅、鋁、鋼等金屬中選一種，其組合可有以下幾種：
1、金屬板與金屬管為異種金屬：如鋁板和銅管、銅板與鋼管、鋼板與鋁管等組合；
2、兩塊金屬板為異種金屬，金屬管與其中一塊金屬板材質(zhì)相同：如鋁板、鋼板和鋼管，銅板、鋼板和鋼管等組合；
3、兩塊金屬板與金屬管的材質(zhì)均不同：如銅板、鋁板和鋼管的組合。
下述實施例以銅鋁、銅鋼、鋁鋼內(nèi)層含槽復合軋制板材為例，但本發(fā)明不限與以下幾種實施例。
實施例1
A：備料：準備兩塊寬度為60mm的鋁板、兩根銅管，為固定方便，可在兩塊鋁板一段打兩個孔；另外需在鋁板咬入端與軋輥接觸面加工出傾斜度為2006400的咬入角，以便于軋輥咬合軋制；為使鋁板和銅管成分更加均勻，需在軋制前對鋁板及銅管進行退火處理，銅管的退火溫度及時間為440℃，30min，鋁板的退火溫度及時間為300℃，30min；
B：表面處理：用酒精溶液采用超聲波清洗的方法去掉坯料表面的油污，用鐵絲刷將鋁板表面與銅管表面進行打磨處理，將表面磨砂，使表面處于活化狀態(tài)，易于進行金屬板復合；
C：銑槽：在兩塊鋁板上銑削出與銅管相配合的通槽；
D：組料：在銅管中填充鹽等粉末固體以增加銅管的整體強度，然后進行密封，將密封后的銅管置于兩塊鋁板的通槽之間，如附圖1所示，并用鉚槍將坯料固定在一起；
E：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，一次壓下70％左右的壓下量；
F：擴散退火：擴散退火時間為30min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
G：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，最后對表面進行清洗，將管中的鹽在溫水中融化，即加工出成品。
實施例2
A6B的步驟與實施例1基本一致；
C：組料：在銅管中填充鹽粉以增加銅管的整體強度，然后進行密封，將密封后的銅管用膠水粘貼在兩塊鋁板之間，以此來固定銅管的位置，并且通過附圖1所示的方法，用鉚槍將坯料固定在一起；
D：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，一道次軋制壓下量為60％，通過二道次軋制將總壓下量控制在70％左右；
E：擴散退火：擴散退火時間為20min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
F：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，最后對表面進行清洗，將管中的鹽在溫水中融化，即加工出成品。
實施例3
A6B的步驟與實施例1基本一致；
C：組料：在銅管中填充鹽粉以增加銅管的整體強度，然后密封，將密封后的銅管用焊接在兩塊鋁板之間，以此來固定銅管的位置，并且通過附圖1所示的方法，用鉚槍將坯料固定在一起；
D：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，一道次軋制壓下量為60％；
E：擴散退火：擴散退火時間為10min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
F：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，最后對表面進行清洗，將管中的鹽在溫水中融化，即加工出成品。
實施例4
A：備料：準備兩塊寬度為60mm的金屬板，分別為鋁板和銅板，兩根銅管；在鋁板咬入端與軋輥接觸面加工出傾斜度為2006400的咬入角，以便于軋輥咬合軋制；為使鋁板、銅板和銅管成分更加均勻，需在軋制前對鋁板及銅管進行退火處理，銅 板和銅管的退火溫度及時間為440℃，30min，鋁板的退火溫度及時間為300℃，30min；
B：表面處理：用酒精溶液采用超聲波清洗的方法去掉坯料表面的油污，用鐵絲刷將鋁板、銅板與銅管表面進行打磨處理，將表面磨砂，使表面處于活化狀態(tài)，易于進行金屬板復合；
C：組料：在銅管中填充鹽粉以增加銅管的整體強度，然后進行密封，通過焊接的方法將將銅管焊接在鋁板和銅板之間，以此固定銅管的位置，按附圖1所示的位置，并用鉚槍將坯料組合固定在一起；
D：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，一次壓下60％左右的壓下量；
E：擴散退火：擴散退火時間為10min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
F：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，最后對表面進行清洗，將管中的鹽粉在溶劑中溶解掉，保留出槽孔，即加工出成品。
實施例4
A：備料：準備兩塊寬度為60mm的鋁板、兩根鋼管，為固定方便，可在兩塊鋁板一段打兩個孔；另外需在鋁板咬入端與軋輥接觸面加工出傾斜度為20°640°的咬入角，以便于軋輥咬合軋制；為使鋁板和銅管成分更加均勻，需在軋制前對鋁板及銅管進行退火處理，鋼管的退火溫度及時間為660℃，30min，鋁板的退火溫度及時間為300℃，30min；
B：表面處理：用酒精溶液采用超聲波清洗的方法去掉坯料表面的油污，用鐵絲刷將鋁板表面與鋼管表面進行打磨處理，將表面磨砂，使表面處于活化狀態(tài)，易于進行金屬板復合；
C：銑槽：在兩塊鋁板上銑削出與鋼管相配合的通槽；
D：組料：在鋼管中填充鹽粉以增加鋼管的整體強度，然后進行密封，將密封后的鋼管置于兩塊鋁板的通槽之間，如附圖1所示，并用鉚槍將坯料固定在一起；
E：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，壓下量為60％；
F：擴散退火：擴散退火時間為10min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
G：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，最后對表面進行清洗，，將管中的鹽在溫水中融化，即加工出成品。
實施例6
A：備料：準備兩塊寬度為60mm的鋼板、兩根銅管；需在鋼板咬入端與軋輥接觸面加工出傾斜度為20°640°的咬入角，以便于軋輥咬合軋制；為使鋼板和銅管成分更加均勻，需在軋制前對鋼板和鋁管進行均勻化退火處理，鋼板的退火溫度及時間為660℃，30min，銅管的退火溫度及時間為440℃，30min；
B：表面處理：用酒精溶液采用超聲波清洗的方法去掉坯料表面的油污，用鐵絲刷將鋼板表面與銅管表面進行打磨處理，將表面磨砂，使表面處于活化狀態(tài)，易于進行金屬板復合；
C：銑槽：在兩塊鋼板上銑削出與銅管相配合的通槽；
D：組料：在銅管中填充鹽粉以增加銅管的整體強度，然后進行密封，將密封后的銅管置于兩塊鋁板的通槽之間，如附圖1所示，并用焊接的方法將兩塊鋼板與銅管固定在一起；
E：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，一次壓下60％左右的壓下量；
F：擴散退火：擴散退火時間為30min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
G：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，將管中的鹽在溫水中融化，即加工出成品。
實施例7
A：備料：準備兩塊寬度為60mm的鋼板和鋁板，兩根鋼管；需在鋼板和鋁板咬入端與軋輥接觸面加工出傾斜度為20°640°的咬入角，以便于軋輥咬合軋制；為使鋼板和銅管成分更加均勻，需在軋制前對鋼板和鋁管進行均勻化退火處理，鋼板和鋼管的退火溫度及時間為660℃，30min，鋁板的退火溫度及時間為300℃，30min；
B：表面處理：用酒精溶液采用超聲波清洗的方法去掉坯料表面的油污，用鐵絲刷將鋼板、鋁板表面與鋼管表面進行打磨處理，將表面磨砂，使表面處于活化狀態(tài)，易于進行金屬板復合；
C：銑槽：在鋼板與鋁板上銑削出與鋼管相配合的通槽；
D：組料：在鋼管中填充鹽粉以增加鋼管的整體強度，然后進行密封，將密封后的鋼管置于兩塊金屬板的通槽之間，如附圖1所示，并用焊接的方法將鋼板、鋁板與鋼管固定在一起；
E：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，一次壓下60％左右的壓下量；
F：擴散退火：擴散退火時間為30min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
G：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，將管中的鹽在溫水中融化，即加工出成品。
實施例6
A：備料：準備兩塊寬度為60mm的金屬板，分別為銅板和鋼板，兩根鋼管，為固定方便，可在鋼板和銅板一端用鉆床打兩個孔；另外需在金屬板咬入端與軋輥接觸面加工出傾斜度為20°640°的咬入角，以便于軋輥咬合軋制；為使鋼板、銅板和鋼管的成分更加均勻，需在軋制前對鋼板、銅板及鋼管進行退火處理，鋼板及鋼管的退火溫度及時間為640℃，30min，銅板的退火溫度及時間為440℃，30min；
B：表面處理：用酒精溶液采用超聲波清洗的方法去掉坯料表面的油污，用鐵絲刷將鋁板表面與銅管表面進行打磨處理，將表面磨砂，使表面處于活化狀態(tài)，易于進行金屬板復合；
C：銑槽：在鋼板和銅板與鋼管的接觸面上銑削出與銅管相配合的通槽；
D：組料：在鋼管中填充鹽粉以增加鋼管的整體強度，然后進行密封，將密封后的鋼管置于鋼板和銅板的通槽之間，如附圖1所示，并用鉚槍將坯料固定在一起；
E：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，一道次軋制壓下量60％左右；
F：擴散退火：擴散退火時間為10min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
G：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，將管中的鹽粉在溫水中溶解掉，即加工出成品。
實施例9
A：備料：準備兩塊寬度為60mm的金屬板，分別為銅板和鋁板，兩根鋼管，為固定方便，可在鋼板和銅板一端用鉆床打兩個孔；另外需在金屬板咬入端與軋輥接觸面加工出傾斜度為20°640°的咬入角，以便于軋輥咬合軋制；為使鋼板、銅板和鋼管的成分更加均勻，需在軋制前對鋁板、銅板及鋼管進行退火處理，鋁板的退火溫度及時間為300℃，30min，鋼管的退火溫度及時間為640℃，30min，銅板的退火溫度及時間為440℃，30min；
B：表面處理：用酒精溶液采用超聲波清洗的方法去掉坯料表面的油污，用鐵絲刷將鋁板表面與銅管表面進行打磨處理，將表面磨砂，使表面處于活化狀態(tài)，易于進行金屬板復合；
C：銑槽：在鋁板和銅板與鋼管的接觸面上銑削出與銅管相配合的通槽；
D：組料：在鋼管中填充鹽粉以增加鋼管的整體強度，然后進行密封，將密封后的鋼管置于銅板和鋁板的通槽之間，如附圖1所示，并用鉚槍將坯料固定在一起；
E：復合軋制：將固定在一起的板料送入軋機，進行冷軋，一道次軋制壓下量60％左右；
F：擴散退火：擴散退火時間為10min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
G：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，將管中的鹽粉在溫水中溶解掉，即加工出成品。
實施例10
A6D的步驟與實施例1基本一致；
E：復合軋制：將固定在一起的板料在300℃溫度下預熱，送入軋機，進行熱軋，軋制壓下量在60％左右；
F：擴散退火：擴散退火時間為30min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
G：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，將管中的鹽在溫水中融化，即加工出成品。
實施例11
A6D的步驟與實施例2基本一致；
E：復合軋制：將固定在一起的板料在340℃溫度下預熱，送入軋機，進行熱軋， 一次壓下60％左右的壓下量；
F：擴散退火：擴散退火時間為30min，退火溫度為440℃，冷卻方式為爐冷；
G：表面精軋：最后通過精軋軋制控制板型，將管中的鹽在溫水中融化，即加工出成品。
附表：部分實驗樣品結(jié)合強度實驗數(shù)據(jù)
表1銅鋁含槽孔復合板不同壓下量下的金屬板間的結(jié)合強度
注：
70％-1：表示經(jīng)一道次軋制，其壓下量為70％，對應實施例1中的壓下量；
70％-2：表示經(jīng)二道次軋制，第一道次壓下量為60％，通過第二道次軋制將總壓下量控制在70％，對應實施例2中的壓下量。
本發(fā)明制備的復合金屬板為內(nèi)層含金屬管的板材，可在金屬管內(nèi)進行布線或者通入一些冷卻液體，可以使材料利用率大大提高，使其應用范圍更加廣闊。