【摘要】：將鋁液澆注到銅管內(nèi)制備銅鋁復(fù)合鑄錠是制備銅鋁復(fù)合材料的方法之一，但復(fù)合層的凝固過程、工藝參數(shù)對復(fù)合質(zhì)量的影響規(guī)律并不十分清楚。 本文針對上述問題，采用將鋁液澆注到銅板上的方法制備銅鋁復(fù)合鑄錠，研究了固體銅在鋁液內(nèi)的溶解過程；在復(fù)合層的凝固過程與凝固組織的理論分析的基礎(chǔ)上，研究了銅鋁復(fù)合鑄錠內(nèi)溫度場與銅鋁元素分布規(guī)律、工藝參數(shù)對復(fù)合層內(nèi)凝固組織與復(fù)合質(zhì)量的影響規(guī)律、復(fù)合層厚度對力學(xué)性能的影響。 研究得到了當(dāng)溫度為973K，固體銅與液體鋁接觸時間在180秒內(nèi)，以及當(dāng)溫度超過1070K時，銅的溶解速度呈直線上升的變化規(guī)律。 研究發(fā)現(xiàn)固體銅與液體鋁接觸時，即使是對銅板采取噴霧冷卻，，固體銅的溶解也不能立刻停止，仍然有少部分的固體銅繼續(xù)溶解。 研究揭示了鋁液與固態(tài)銅接觸后，Cu5Al導(dǎo)致銅在鋁液中實(shí)現(xiàn)快速溶解機(jī)理。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使是對銅板進(jìn)行噴水冷卻，在銅鋁復(fù)合鑄錠內(nèi)也無法實(shí)現(xiàn)自下而上的順序凝固。銅鋁鑄錠內(nèi)銅濃度的理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果基本吻合。 實(shí)驗(yàn)確定了澆鋁法制備的銅鋁復(fù)合鑄錠復(fù)合層內(nèi)存在有Cu9Al4、CuAl2、（CuAl2+αAl）共晶、初生αAl四種相，這四種相組成Cu9Al4層、初生CuAl2+（αAl+CuAl2）共晶層、（αAl+CuAl2）共晶層和初生αAl+（αAl+CuAl2）共晶層四層組織。澆鑄溫度、銅鋁反應(yīng)時間、冷卻速度對銅鋁復(fù)合鑄錠復(fù)合層的組織組成以及復(fù)合層層數(shù)沒有影響。銅鋁復(fù)合鑄錠復(fù)合層的總厚度，隨著澆鑄溫度的升高、銅鋁反應(yīng)時間的增加、冷卻速度的變慢，呈上升的變化規(guī)律，其中Cu9Al4與初生CuAl2+（αAl+CuAl2）共晶層厚度總和只隨著冷卻速度的加快而變薄。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)澆鋁法制備銅鋁復(fù)合鑄錠時，復(fù)合層內(nèi)容易形成縮孔與縮松、在CuAl2相內(nèi)易產(chǎn)生裂紋。增加對銅板的冷卻速度，在復(fù)合層內(nèi)形成更高的溫度梯度是減少縮孔與縮松的有效方法。 復(fù)合層的抗彎強(qiáng)度與開裂前的最大撓度取決于復(fù)合Cu9Al4+初生CuAl2+（αAl+CuAl2）共晶的厚度。 以彎曲時復(fù)合層不出現(xiàn)裂紋的最大撓度為衡量指標(biāo)，確定澆鑄溫度為790℃、銅鋁反應(yīng)時間50s、噴水冷卻銅板為制備銅鋁復(fù)合鑄錠的最佳工藝。
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB331

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2531387