雙金屬?gòu)?fù)合材料是將兩種金屬材料利用其各自的性能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分層組合而形成的一類金屬材料。它具有單種金屬不可比擬的性能優(yōu)勢(shì)，即可以根據(jù)工件的使用狀況合理的設(shè)計(jì)材料組合，充分發(fā)揮兩種金屬各自的性能特點(diǎn)，使部件具有特殊的性能以適應(yīng)各種惡劣工況，延長(zhǎng)部件使用壽命。如高速鋼復(fù)合軋輥是采用硬度高和耐磨性好的高速鋼作為軋輥的工作層材料，用強(qiáng)度高、韌性好的合金球墨鑄鐵作為軋輥的芯部材料，其輥身硬度高、耐磨性好，尤其是在高溫時(shí)的紅硬性使其使用壽命顯著提高，綜合使用壽命比原用單一材料提高3倍以上。因此，雙金屬?gòu)?fù)合材料非常適合那些既要求基體金屬的強(qiáng)韌性，同時(shí)又需要表面特殊性能的零部件，在使用條件惡劣的模具零部件制造中具有良好的發(fā)展前景。

    玻璃模具是玻璃制品成型的重要工具，模具質(zhì)量直接影響其使用壽命，玻璃制品的外觀和生產(chǎn)成本。在玻璃制品成型過(guò)程中，模具頻繁地與1100℃以上的熔融玻璃接觸，一般生產(chǎn)玻璃器皿的機(jī)速為8次／min，而且在開(kāi)模、合模的過(guò)程中，模具都會(huì)發(fā)生碰撞。因此，玻璃模具除要求材料具有良好的機(jī)械性能之外，還應(yīng)具有良好的抗熱疲勞、抗氧化、抗生長(zhǎng)等性能。顯然，采用單一材料難以滿足上述性能上的特殊要求。而雙金屬?gòu)?fù)合材料的優(yōu)勢(shì)在于可以充分發(fā)揮兩種金屬材料各自的性能優(yōu)勢(shì)，使基體材料與具有特殊性能的表層材料達(dá)到有機(jī)結(jié)合，因此雙金屬?gòu)?fù)合材料在玻璃模具中的應(yīng)用將會(huì)成為今后發(fā)展的重點(diǎn)方向之一。
 

一．玻璃模具材料的應(yīng)用與發(fā)展
    鑄鐵材料由于工藝性能好以及成本上的優(yōu)勢(shì)，依然是國(guó)內(nèi)玻璃模具生產(chǎn)企業(yè)的常用材料。國(guó)外的玻璃模具材料主要為合金耐熱鑄鐵等，加工后再經(jīng)表面強(qiáng)化處理，模具壽命高達(dá)40萬(wàn)～50萬(wàn)次。國(guó)內(nèi)普遍采用灰鑄鐵，使用壽命一般為7萬(wàn)～12萬(wàn)次，與國(guó)外的差距較大。近年來(lái)，我國(guó)研制了多種新型玻璃模具材料，模具壽命普遍提高。但鑄鐵本身性能上的缺陷使其在要求較高的玻璃制品生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用受到影響，主要體現(xiàn)在鑄鐵模具材料的抗氧化性、抗長(zhǎng)大性能以及熱疲勞性能不足，因此使用壽命受到一定得限制。

    目前，玻璃模具材料開(kāi)發(fā)與性能改善等方面的研究主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。
    一、是通過(guò)合金化改善組織形態(tài)的方法來(lái)提高材料性能。對(duì)于鑄鐵玻璃模具來(lái)講，在高溫條件下工作時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生氧化和生長(zhǎng)等，成為模具失效的主要原因。為了提高鑄鐵的抗氧化性能，常常加入合金元素Cr、Mo、Ni、V、Sn等進(jìn)行合金化。其中Cr是耐熱鑄鐵中應(yīng)用最廣泛的合金元素，能有效提高鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度、硬度、耐熱性能及抗氧化性能，Mo可提高鑄鐵的熱穩(wěn)定性及抗熱疲勞性能，C u可改善鑄鐵的加工性能，提高模具的表面粗糙度等。如銅鉬鉻合金鑄鐵材料結(jié)晶粒細(xì)，金相組織均勻，耐磨、耐熱性與穩(wěn)定性高，熱膨脹系數(shù)小，其玻璃模具壽命在30萬(wàn)一40萬(wàn)次。

    二、是通過(guò)控制石墨的形態(tài)與分布狀態(tài)提高模具材料的抗氧化性能、熱疲勞性能等，主要體現(xiàn)在石墨的形狀對(duì)鑄鐵模具性能的影響。氧離子在灰口鑄鐵中擴(kuò)散時(shí)，沿著片狀石墨所形成的通道直接由表面進(jìn)入內(nèi)部，擴(kuò)散速度快，形成氧化膜時(shí)間短，氧化嚴(yán)重。而對(duì)于石墨分布比較分散的狀態(tài)，如D型石墨、蠕蟲(chóng)狀石墨等，氧離子的擴(kuò)散則是沿初生奧氏體擴(kuò)散到石墨球中，使石墨球逐個(gè)被氧化，所以，以間接氧化為主，氧離子擴(kuò)散慢，形成的氧化膜相對(duì)較薄，因此提高了材料的抗氧化性能。據(jù)報(bào)道，以鋁為主要合金元素的蠕墨鑄鐵作為模具材料，其使用壽命可以達(dá)到74.5萬(wàn)次以上。

    三、是通過(guò)開(kāi)發(fā)新的合金來(lái)滿足使用性能上的需要，模具的關(guān)鍵部件采用合金鋼、不銹鋼、銅基合金、鎳基合金等代替鑄鐵材料。如以Ni、Al、Zn為主要元素的銅基合金具有良好的導(dǎo)熱性能，采用這種銅基合金來(lái)制作模具的關(guān)鍵部件，在提高玻璃制品成型速度的同時(shí)，模具使用壽命提高了2～3倍，用它作為受熱條件較為惡劣的瓶口模具是比較適宜的。這些合金雖然有各自的性能方面的優(yōu)勢(shì)，但價(jià)格相對(duì)較高，因此應(yīng)用受到一定的影響。

    為進(jìn)一步改善模具的性能，提高模具的使用壽命，在玻璃模具制造過(guò)程中也在嘗試一些新的工藝與技術(shù)，其中應(yīng)用最多的是模具表面鍍層工藝。表面覆層處理即通過(guò)一定的工藝方法，在模具工作面上沉積薄層金屬或合金，以達(dá)到提高模具表面性能的效果。常用的表面覆層工藝有表面鍍層、熱噴涂、氣相沉積、離子注入等口，在生產(chǎn)中應(yīng)用的主要是等離子噴涂和高速火焰噴涂。在模具上采用熱噴涂金屬陶瓷涂層對(duì)其表面進(jìn)行強(qiáng)化，可提高其硬度，抗黏著、抗沖擊、耐磨和抗冷熱疲勞等性能。如作為初型模的沖頭材料，在常用材料不銹鋼材料表面噴涂30～50 u m厚的WC—Co涂層后，壽命可以得到明顯提高，而且制品質(zhì)量也得到改善。

    盡管通過(guò)模具的表面鍍層處理可以改善模具的使用性能，提高其使用壽命，但這些工藝過(guò)程均需要特殊的設(shè)備條件，而且對(duì)操作者的技術(shù)要求比較高，所以在模具制造過(guò)程中仍然存在著制造成本高、而且工作效率較低的情況，因此需要對(duì)模具制造過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)。