一种纯铝与紫铜的爆炸复合铜铝过渡排及其制备方法与流程

本发明涉及电力连接件，具体为一种纯铝与紫铜的爆炸复合铜铝过渡排及其制备方法。

背景技术：

1、铜铝过渡排是电力系统、新能源发电、轨道交通等领域中铜母线与铝母线连接的核心部件，其性能直接影响输电系统的可靠性。现有铜铝过渡排主要存在如下技术缺陷：第一，连接可靠性差，传统焊接、螺栓连接方式易产生电化学腐蚀，接触电阻随时间增大，高温下易松动、发热甚至烧蚀；第二，界面结合强度不足，常规爆炸复合工艺未针对1060纯铝、c1100紫铜的材料特性进行优化，易出现界面脆化；第三，爆炸复合加工后板材端部残余应力大，后续裁切、打孔、折弯二次加工容易出现开裂；第四，爆炸冲击作用下板材容易出现板面翘曲、局部脱层缺陷，造成产品报废，服役过程中界面容易出现开裂，电阻逐步攀升，缩短设备使用寿命。

2、现有技术缺少同时解决上述全部问题的铜铝过渡排产品结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种纯铝与紫铜的爆炸复合铜铝过渡排及其制备方法，解决传统铜铝过渡排电化学腐蚀、接触电阻升高、界面脆化、二次加工开裂、板面翘曲脱层的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提出的一种纯铝与紫铜的爆炸复合铜铝过渡排，其特征在于，包括c1100紫铜基板与1060纯铝复板；所述c1100紫铜基板与所述1060纯铝复板上下正对平行贴合设置，且通过定向可控爆炸复合工艺形成原子级一体式冶金结合结构的铜铝过渡排，所述铜铝过渡排的铜铝结合界面无分层、无裂纹、无氧化杂质夹层、无气泡空隙；所述1060纯铝复板一体成型有炮台式非复合区与应力释放型定位槽，所述炮台式非复合区独立设置于1060纯铝复板端部；所述应力释放型定位槽开设于1060纯铝复板待结合面；所述铜铝过渡排经去应力退火改性处理，界面结合强度不低于200mpa，整体导电率不低于95%iacs，能够耐受长期大电流冲击与高低温交替工况，抗电化学腐蚀性能优异。

4、优选地，所述炮台式非复合区为1060纯铝复板端部延伸一体式结构，未与c1100紫铜基板产生任何复合结合，为单一纯铝均质结构；所述炮台式非复合区沿1060纯铝复板长度方向的延伸尺寸为100mm～150mm，所述炮台式非复合区的板面厚度、板面平整度与1060纯铝复板主体完全一致。

5、优选地，所述应力释放型定位槽为沿1060纯铝复板全长方向贯通的矩形条形槽结构，槽体侧壁垂直于待结合面、槽底平整光滑；所述应力释放型定位槽精准开设于1060纯铝复板与c1100紫铜基板贴合的内侧待结合面，槽体深度固定为1.5mm，槽体整体与c1100紫铜基板内侧边缘的水平间距固定为5mm，槽体用于均匀分散爆炸冲击应力，保证全域界面结合一致性。

6、优选地，所述c1100紫铜基板的板体厚度为6mm，所述1060纯铝复板的板体厚度为16mm，所述c1100紫铜基板与1060纯铝复板复合成型后，铜铝过渡排的整体厚度为22mm。

7、本发明提出的一种纯铝与紫铜的爆炸复合铜铝过渡排的制备方法，用于制备所述的纯铝与紫铜的爆炸复合铜铝过渡排，采用基材结构预改性、精准间隙控爆、低温去应力退火的专属复合工艺，规避传统铜铝复合界面脆化、应力集中、导电率衰减缺陷，包括如下步骤：

8、s1、基材结构预改性加工：

9、分别裁切获取高精度规格的c1100紫铜基板与1060纯铝复板，采用等离子精切工艺对1060纯铝复板端部加工成型规整炮台式非复合区，采用精密铣槽工艺在1060纯铝复板待结合面加工成型应力释放型定位槽，去除所有加工毛刺与应力缺口，保证基材结构精度达标；

10、s2、板面超净精整处理：

11、依次采用机械粗磨、精细抛光、有机溶剂擦拭的方式，对c1100紫铜基板与1060纯铝复板的待结合面进行全域清理，完全去除板面氧化层、油污、粉尘与金属杂质，杜绝界面杂质夹层生成，保证板面洁净度满足冶金复合要求；

12、s3、对位间隙调节：

13、将c1100紫铜基板水平固定，将1060纯铝复板平行架设于c1100紫铜基板上方，调控并固定两者的平行复合间隙；

14、s4、定点定向可控爆炸复合：

15、采用单边中部起爆的外爆复合工艺，配合上表面隔离防护、下表面柔性缓冲的双重防护结构，通过恒定适配爆速控制，使1060纯铝复板匀速、平行、贴合撞击c1100紫铜基板，实现全域均匀熔融冶金结合，无局部过冲、无界面脱粘；

16、s5、低温恒温去应力退火处理：

17、采用中低温恒温保温及随炉缓冷的专属退火工艺，精准消除c1100紫铜基板与1060纯铝复板爆炸复合产生的瞬时冲击残余应力，细化铜铝界面金相组织，抑制界面金属脆化，提升界面结合稳定性与抗疲劳性能，避免长期使用出现界面开裂、电阻攀升问题；

18、s6、成品精加工：

19、对退火处理后的c1100紫铜基板与1060纯铝复板复合板材进行校平、裁切、倒角加工，去除加工瑕疵，得到成品铜铝过渡排。

20、优选地，在s1步骤中，所述c1100紫铜基板的裁切规格为δ6mm×330mm×300mm，所述1060纯铝复板的裁切规格为δ16mm×380mm×350mm；所述炮台式非复合区的加工长度为100mm～150mm，所述应力释放型定位槽的加工槽深为1.5mm，所述应力释放型定位槽与c1100紫铜基板内侧边缘的加工间距为5mm。

21、优选地，在s2步骤中，精整处理后的c1100紫铜基板与1060纯铝复板的待结合面表面粗糙度ra≤1.6μm，无划痕、无凹坑、无氧化斑点；在s3步骤中，c1100紫铜基板与1060纯铝复板全程保持绝对平行状态，两者之间的均匀平行复合间隙严格控制为2mm～5mm，无局部间隙偏差。

22、优选地，在s4步骤中，起爆点唯一设置于1060纯铝复板短边的几何中点，起爆点偏离该几何中点的偏移量≤±15mm，保证爆炸冲击波均匀扩散；在1060纯铝复板整面上表面均匀涂刷专用防护油形成全覆盖隔离防护层，杜绝炸药高温灼烧、氧化腐蚀1060纯铝复板表面；在c1100紫铜基板整面下表面紧密铺设纤维板形成全覆盖缓冲垫层，吸收爆炸高频冲击能量；炸药爆速恒定控制为2500m/s～3500m/s，适配1060纯铝与c1100紫铜的异种金属复合特性。

23、优选地，在s5步骤中，退火处理的工艺参数为：加热温度300℃～350℃，恒温保温时长2h～4h，保温结束后将c1100紫铜基板与1060纯铝复板复合板材随炉缓慢冷却至室温。

24、优选地，所述隔离防护层完全覆盖1060纯铝复板的上表面，用于隔绝炸药与1060纯铝复板直接接触、避免板面烧蚀损伤；所述缓冲垫层完全贴合c1100紫铜基板下表面，用于缓冲爆炸瞬时冲击应力、防止c1100紫铜基板形变开裂。

25、本发明的有益效果在于：

26、1、本发明采用定向可控爆炸复合实现原子级一体式冶金结合，铜铝结合界面无分层、无裂纹、无氧化杂质夹层、无气泡空隙，规避螺栓连接、焊接带来的电化学腐蚀问题，不会出现接触电阻随服役时间增大的现象，高温工况下不会松动、发热烧蚀，提升输电系统运行可靠性。

27、2、本发明设置炮台式非复合区，消除板材端部复合残余应力，规避二次裁切、打孔、折弯加工开裂缺陷，提升成品加工良率。

28、3、本发明设置应力释放型定位槽，实现爆炸复合精准对位，均匀释放瞬时冲击应力，杜绝板面翘曲、局部脱层缺陷。

29、4、本发明产品整体经过去应力退火改性处理，抑制界面脆化，界面结合强度不低于200mpa，导电率不低于95%iacs，耐受长期大电流冲击与高低温交替工况，抗电化学腐蚀性能优异。