銅層和鋁層之間的結合強度大于鋁內部的結合強度,可視為一種新金屬材料。
| 材料屬性 | 純銅 | 純鋁 | 銅合金(黃銅) | 銅包鋁(傳統材料) | 新型銅鋁復合材料 |
|---|---|---|---|---|---|
| 導電能力(電導率) | 58.0 MS/m | 65% | 28% | 65%~80% 膨脹不同易分層導致接觸電阻 | 85%~90% |
| 導熱能力(熱導率) | 401 W/(m?K) | 60% | 23% | 銅鋁沒有形成原子層連接, 兩者膨脹系數不同, 導致結構不穩定 | 鋁吸熱、銅導熱特殊結構 散熱強于純銅 |
| 吸熱能力(比熱容) | 3900J/(kg?℃) | 226% | 99% | ||
| 密度 | 8.96(g/cm3) | 30% | 95% | 30%-50% | 44% |
| 吸耐腐蝕性 | 耐腐蝕 | 空氣中極易形成氧化膜, 且在酸堿中易腐蝕 | 耐腐蝕 | 結構不穩定,易形成電化學腐蝕,可用性堪憂 | 結構穩定致密, 耐腐蝕性能媲美純銅 |
| 價格 | 約7.5萬元/噸 | 約2萬元/噸 | 約4萬元/噸 | 成本價+ 加工費用 | 銅價+ 加工費用 |

集膚效應
當導體中通過高頻交流電流時,電流會集中在導體表面附近,導體中心的電流密度顯著減少。

電化學腐蝕
兩種金屬接觸時,金屬帶有不同的電量,易形成原電池效應導致陽極金屬發生腐蝕的現象。

渦流效應
導體在變化的磁場中,內部會感應出環形電流(渦流),因導體電阻產生焦耳熱并導致能量損耗的現象。 電導率更高的金屬感應渦流更大、損耗更高。

銅鋁基復合材料介紹
金屬銅是僅次于鋼鐵、鋁的第三大類金屬品種,具有良好的導電、導熱性和較強的耐腐蝕性能,被視為電導體、熱導體的首選材料,但資源稀少,價格昂貴。金屬鋁是僅次于鋼鐵的第二大類金屬品種,具有比重小以及良好的導電、導熱及延展性,是地殼中僅次于氧和硅含量為第三大的元素,資源豐富、價格經濟。銅鋁復合材料具有銅和鋁的物理、化學及力學特性,良好的導電、導熱性,耐腐蝕,重量輕、價格經濟,層狀材料還具有抗爆炸好、抗振動疲勞強度高的特點。多層銅鋁復合材料更有著多方面超越單一金屬的優異物理及機械特性,彌補單一材料的不足,是綜合性能優良的特殊材料。
采用固相等溫態復合技術制備銅包覆鋁合金復合材料,具有結合面過渡電阻及熱阻抗低,結合強度良好的材料特性,以及延展性和成型性好的機械加工特性。制備的銅鋁復合材料為雙金屬包覆層和芯層加冶金結合層的三層材料結構,銅鋁界面在形變與溫度場作用下實現原子間金屬鍵結合并產生中間態化合物。雙金屬銅鋁復合材料解決了純鋁材料在焊接、滅弧、耐磨以及導電、導熱性能比純銅差的缺點,也解決了純銅材料質量重、強度低、資源少、成本高等工業應用的缺點。銅鋁復合材料正逐步在導電、導熱、及特殊工業產品中替代純銅材料,且在某些性能方面超越了純銅材料。

銅鋁復合材料的主要特性
? 輕金屬稟性
? 優異的導熱及導電性;
? 超越的散熱性能;
? 極佳的焊接與電鍍稟性;
? 材料韌性好易于加工;
? 提供經典的外觀以及銅的優異導電性與合金鋁重量輕強度高特性的完美結合;
? 兩個金屬層通過等溫態固相熱覆合過程形成了永久性冶金結合,這一獨特的過程確保了不存在氣泡、空隙,氧化物及其他復合夾雜物
? 成形性:其充分的延展特性確保了優質成型及深度拉拔和扭折等高精度加工要求;
? 可控在線退火提供了自軟態到硬態區間的各種柔韌度;

應用及前景展望
開發適合工業化規模化生產的高效率、自動化、低能耗、短流程復合技術用于制備高質量的銅包覆鋁合金復合產品,為迅速發展的電子、電力、電氣、電器、冶金、機械、汽車、能源、軍工、航空和航天等工業領域提供可供選擇的新材料新產品,將產生顯著的經濟效益,又由于合理地利用了資源,保證了經濟的可持續發展,具有重要的社會效益。
銅鋁復合材料已被歐洲空客公司采納并應用于空客380飛機上。銅鋁復合導體材料也已應用在軌道交通、大型建筑、船舶軍艦等工業領域。銅鋁復合熱導管材還被應用于制冷設備。銅鋁復合材料作為一種特殊大宗金屬材料可廣泛應用于汽車、飛機、航天等現代工業領域。
