隨著現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展，單一材料已無法滿足高性能應(yīng)用需求，從而催生了層狀復(fù)合材料的快速發(fā)展。層狀金屬復(fù)合材料是將兩種或兩種以上的金屬材料通過某種方法結(jié)合在一起而形成的一種高性能復(fù)合材料，其整體的強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨和耐高溫等性能均得到很大提高，在新能源汽車、5G通訊、航空航天、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
過去，國內(nèi)層狀金屬復(fù)合設(shè)備主要依賴國外進(jìn)口，技術(shù)受制于人，且存在設(shè)備引進(jìn)投資大、成本高，運(yùn)行適應(yīng)周期長、寬度受限等問題，北京北冶功能材料有限公司開展的層狀金屬復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的研究，對打破國外相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)封鎖、提高材料生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品進(jìn)口替代，對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長和社會(huì)發(fā)展均具有重要意義。
為了打破國外層狀金屬復(fù)合材料技術(shù)壟斷，北冶公司從2014年1月起研究決定采用自主研發(fā)、合作開發(fā)的技術(shù)方案，在復(fù)合軋機(jī)裝備方面，建起配套的寬幅帶材室溫固相復(fù)合生產(chǎn)線，歷經(jīng)幾年攻關(guān)，最終于2019年6月取得成功。《層狀金屬復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化研究》項(xiàng)目是北冶公司發(fā)展戰(zhàn)略部署的一項(xiàng)重要內(nèi)容，從立項(xiàng)策劃到實(shí)施落地等全過程都得到了公司的高度重視。項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人、北冶公司材料研究所副所長張榮，回憶研發(fā)過程中時(shí)表示，在沒有可供參考的資料、國外對復(fù)合軋機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)嚴(yán)密封鎖的種種阻礙下，項(xiàng)目組設(shè)備人員刻苦鉆研，反復(fù)討論修改軋機(jī)設(shè)計(jì)方案，為保證軋制力足夠大，設(shè)計(jì)了獨(dú)特的四輥傳動(dòng)方式，通過支承輥、工作輥之間合理的輥徑配比和同時(shí)傳動(dòng)，保證了軋機(jī)的軋制能力，這在國內(nèi)同類型復(fù)合軋機(jī)中為首例；在軋機(jī)穩(wěn)固性設(shè)計(jì)方面，針對四輥大扭矩傳動(dòng)方式，通過工程設(shè)計(jì)計(jì)算，匹配了適用于低速大扭矩傳動(dòng)的電機(jī)，并對傳動(dòng)軸、軋機(jī)牌坊等關(guān)鍵部件進(jìn)行了精確設(shè)計(jì)，確保了軋機(jī)的高精度和大的承載能力。
經(jīng)過不懈努力，軋制設(shè)備得到了解決，但項(xiàng)目工藝技術(shù)攻關(guān)又是一道坎。界面結(jié)合牢固，是層狀金屬復(fù)合材料的關(guān)鍵。材料寬度越寬，結(jié)合難度越大，材料復(fù)合過程中對坯料表面狀態(tài)、軋制力、軋輥潤滑狀態(tài)、軋制速度等要求及其匹配要求越高。北冶公司在研發(fā)初期，材料分層問題頻頻出現(xiàn)。對此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)迎難而上，通過上萬組試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測、分析，找到了造成材料分層的關(guān)鍵因素，最終掌握了復(fù)合材料復(fù)合生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，確保了復(fù)合材料的牢固結(jié)合，繼而完成了項(xiàng)目全部研究內(nèi)容，并建立了一條寬幅的層狀金屬復(fù)合材料生產(chǎn)線，全面實(shí)現(xiàn)層狀金屬復(fù)合材料的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。
與此同時(shí)，北冶公司還自主研發(fā)了首臺(tái)350mm寬幅帶材室溫固相復(fù)合軋機(jī)，掌握了寬幅層狀金屬復(fù)合材料裝備設(shè)計(jì)制造、復(fù)合材料設(shè)計(jì)、工藝加工制造等關(guān)鍵技術(shù)，搭建了一個(gè)從裝備、技術(shù)、人才與產(chǎn)品開發(fā)的金屬功能復(fù)合材料設(shè)計(jì)、制造的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了層狀金屬復(fù)合軋機(jī)國產(chǎn)化。其中，《三層多品種金屬冷復(fù)合軋機(jī)裝備與工藝研究》獲得中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
目前，北冶公司成功開發(fā)生產(chǎn)層狀金屬復(fù)合材料達(dá)50多個(gè)新產(chǎn)品，包括新能源汽車鋰電池連接片材料、集成電路引線框架材料、5G手機(jī)散熱板與中板材料、真空玻璃支撐物材料以及特種行業(yè)應(yīng)用材料等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北冶公司2016—2019年累計(jì)銷售各類復(fù)合材料4500多噸，成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。