本發(fā)明涉及復(fù)合線材制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種純銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材的短流程制備方法。

背景技術(shù)：

采用薄壁銅管制備的銅包鋁復(fù)合導(dǎo)體線材具有重量輕、成本低等顯著特點，用于電流傳輸能獲得與純銅導(dǎo)體相同的傳輸性能，在電力、電器、通信等領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展前景和應(yīng)用潛力。但是由于純鋁的抗拉強度比純銅低，導(dǎo)致銅包鋁復(fù)合導(dǎo)體的抗拉強度比純銅導(dǎo)體低，在要求導(dǎo)體具有高導(dǎo)電高強度性能的應(yīng)用場合難以滿足使用要求，極大地限制了其進一步發(fā)展和推廣應(yīng)用。

長碳纖維具有強度高（抗拉強度約為2~7GPa）、密度小、導(dǎo)熱性好等一系列優(yōu)點，將長碳纖維填充于金屬內(nèi)部，使長碳纖維與金屬實現(xiàn)有效復(fù)合，能夠顯著提高金屬的抗拉強度，減輕重量，大大提升包覆長碳纖維的金屬復(fù)合導(dǎo)體的綜合性能。因此，為解決銅包鋁等金屬復(fù)合導(dǎo)體強度低的問題，開發(fā)銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體先進制備技術(shù)，對進一步推動金屬復(fù)合導(dǎo)體的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材的制備方法，該方法流程短、效率高，可直接生產(chǎn)表面光亮、質(zhì)量穩(wěn)定的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

1）將長碳纖維一端通過加熱鑄型?？字行墓潭ㄔ谝龡U上，另一端纏繞在坩堝上部的真空爐內(nèi)，使加熱鑄型、感應(yīng)線圈和引桿對中；

2）在真空度＜1Pa，溫度1100~1200℃下熔煉純銅；

3）向爐內(nèi)充入氬氣，使爐內(nèi)外壓力達到平衡；

4）以冷卻水流量為500~1500L/h，冷卻水溫度為20~30℃，50~150mm/min的拉坯速度制備出直徑8.0~12.0mm銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體棒坯；

5）將銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體棒坯進行2~6道次室溫拉撥成銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材。

本發(fā)明方法通過對加熱鑄型加熱使金屬銅保持液態(tài)，液態(tài)金屬在長碳纖維表面浸潤、附著、凝結(jié)，同時在鑄型出口附近對鑄件冷卻，形成強烈的定向凝固條件，通過連續(xù)拉坯實現(xiàn)銅管與長碳纖維直接復(fù)合連鑄，這種具有定向凝固組織的銅包長碳纖維復(fù)合棒坯可直接進行室溫拉拔成形復(fù)合導(dǎo)體線材。與傳統(tǒng)軋制、包覆等制備方法相比，本發(fā)明方法具有效率高和流程短等特點。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.本發(fā)明采用復(fù)合成形銅包長碳纖維棒坯，有利于提高生產(chǎn)效率。

2.由于高溫下長碳纖維在連鑄銅管中被加熱粗化，有利于提高銅與長碳纖維復(fù)合界面結(jié)合強度。

3.連鑄的銅管具有定向凝固組織，其冷加工延伸變形能力顯著優(yōu)于各種鑄造和變形組織，有利于銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材進行室溫拉拔，從而大幅度縮短流程，提高生產(chǎn)效率和成材率，降低生產(chǎn)成本。

具體實施方式

以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。

實施例1

制備直徑5.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材。

1）將芯部為4.0mm的長碳纖維束一端通過加熱鑄型?？字行墓潭ㄔ谝龡U上，另一端纏繞在坩堝上部的真空爐內(nèi)，使加熱鑄型、感應(yīng)線圈和引桿對中；

2）在真空爐內(nèi)熔煉純銅，銅金屬液的溫度為1180℃，真空度0.1Pa；

3）向真空爐內(nèi)充入氬氣保護氣體，使爐內(nèi)外氣體壓力達到平衡；

4）在冷卻水流量為1500L/h，冷卻水溫度為20℃，以50mm/min的拉坯速度制備出直徑為12.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體棒坯；

5）將銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體棒坯進行5道次室溫拉撥，最終獲得直徑為5.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材。本實施例的線材冶金結(jié)合較好、表面光亮、尺寸精確。

實施例2

制備直徑4.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材。

1）將芯部為3.0mm的長碳纖維束一端通過加熱鑄型模孔中心固定在引桿上，另一端纏繞在坩堝上部的真空爐內(nèi)，使加熱鑄型、感應(yīng)線圈和引桿對中；

2）在真空爐內(nèi)熔煉純銅，銅金屬液的溫度為1150℃，真空度為0.5Pa；

3）向真空爐內(nèi)充入氬氣保護氣體，使爐內(nèi)外氣體壓力達到平衡；

4）在冷卻水流量為1000L/h，冷卻水溫度為30℃，以100mm/min的拉坯速度制備出直徑為10.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體棒坯；

5）將銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體棒坯進行4道次室溫拉撥，最終獲得直徑為4.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材。本實施例的線材冶金結(jié)合較好、表面光亮、尺寸精確。

實施例3

制備直徑3.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材。

1）將芯部為2.0mm的長碳纖維束一端通過加熱鑄型?？字行墓潭ㄔ谝龡U上，另一端纏繞在坩堝上部的真空爐內(nèi)，使加熱鑄型、感應(yīng)線圈和引桿對中；

2）在真空爐內(nèi)熔煉純銅，銅金屬液的溫度為1120℃，真空度為0.2Pa；

3）向真空爐內(nèi)充入氬氣保護氣體，使爐內(nèi)外氣體壓力達到平衡；

4）在冷卻水流量為500L/h，冷卻水溫度為20℃，以150mm/min的拉坯速度制備出直徑8.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體棒坯；

5）將銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體棒坯進行4道次室溫拉撥，最終獲得直徑3.0mm的銅包長碳纖維復(fù)合導(dǎo)體線材。本實施例的線材冶金結(jié)合較好、表面光亮、尺寸精確。

本發(fā)明是通過實施例來描述的，但并不對本發(fā)明構(gòu)成限制，參照本發(fā)明的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。