采用Conclad連續(xù)擠壓法制備了Cu/Al側(cè)向復(fù)合材料并分析了其界面失效機(jī)制。利用掃描電鏡、能譜和X射線衍射觀察和分析了銅鋁復(fù)合材料的界面組織及形貌;借助熱機(jī)械分析儀對(duì)Cu/Al復(fù)合材料的結(jié)合層及基體的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了表征。討論了Cu、Al熱成形過程中動(dòng)態(tài)回復(fù)與再結(jié)晶對(duì)其界面結(jié)合強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:界面結(jié)合層的寬度,生成脆硬的金屬間化合物Cu Al2、Cu Al和Cu9Al4,結(jié)合層與基體之間的熱膨脹系數(shù)差以及動(dòng)態(tài)結(jié)晶與加工硬化產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力是導(dǎo)致界面產(chǎn)生脆性劈裂的主要因素�；贑onclad連續(xù)擠壓的成形工藝及這類缺陷產(chǎn)生的原因,提出了通過調(diào)整模具結(jié)構(gòu)、成形的工藝裝備及參數(shù)的具體措施并最終得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 

【文章來源】：塑性工程學(xué)報(bào). 2020,27(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

連續(xù)擠壓工作原理示意圖

由于實(shí)驗(yàn)中所用到的銅、鋁均屬于層錯(cuò)能較低的金屬;因此，在熱成形過程中加工硬化、低溫時(shí)的回復(fù)與再結(jié)晶，高溫時(shí)的動(dòng)態(tài)回復(fù)與再結(jié)晶現(xiàn)象貫穿始終。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生將對(duì)材料的晶粒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響，最終將導(dǎo)致材料的宏觀力學(xué)性能發(fā)生的變化。圖8為純銅在不同變形條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。純Cu熱變形過程中的動(dòng)態(tài)軟化機(jī)制以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制為主，最大應(yīng)力值σmax隨成形溫度的降低或應(yīng)變速率的升高而增加，因此，成形溫度及應(yīng)變速度對(duì)純銅成形影響很大[14]。當(dāng)純銅處在較低溫度即宏觀塑性變形區(qū)，如圖8中第I階段[15]:隨著變形程度的增大，位錯(cuò)密度不斷增大，由于動(dòng)態(tài)回復(fù)造成軟化，加工硬化率逐漸減小(即σ-ε曲線的斜率逐漸減小)。最終進(jìn)入如圖8第II階段，即應(yīng)力趨于穩(wěn)態(tài)階段[15]:此時(shí)隨著變形程度增加，加工硬化與動(dòng)態(tài)回復(fù)初步達(dá)到平衡，隨著變形程度的增加，應(yīng)力逐漸趨于穩(wěn)定值。圖9為溫度對(duì)純銅應(yīng)力-應(yīng)變的影響。由圖9可知，當(dāng)變形溫度比較低時(shí)(400～550℃)，變形過程中只發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，不發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。當(dāng)成形溫度T≥600℃時(shí)，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，隨著變形溫度的提高，臨界變形程度越小，越容易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶[15]。圖9 溫度對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響

圖8 純銅在不同變形條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖10為純鋁在不同變形條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線[16]。由圖10a可知，200℃變形時(shí)，開始時(shí)加工硬化處于主導(dǎo)地位并同時(shí)發(fā)生回復(fù)，當(dāng)加工硬化和回復(fù)達(dá)到平衡時(shí)，應(yīng)力變化不大。由圖10b和圖10c可見，在350和500℃熱成形時(shí)，開始階段有加工硬化并同時(shí)發(fā)生回復(fù)，形變量達(dá)一定程度，應(yīng)力出現(xiàn)極大值后曲線又隨應(yīng)變量增加而下降，說明此階段軟化是由動(dòng)態(tài)再結(jié)晶引起[17]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同應(yīng)變速率下銅/鋁層狀復(fù)合材料的拉伸變形行為[J]. 劉帥洋,王愛琴,田捍衛(wèi),呂世敬.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2018(10)
[2]Conclad連續(xù)擠壓法制備側(cè)向復(fù)合型Cu/Al復(fù)合材料[J]. 凌聰,鐘毅,陳業(yè)高,王飛,郜曉雷.  特種鑄造及有色合金. 2017(01)
[3]結(jié)合層對(duì)銅/鋁復(fù)合材料力學(xué)性能的影響[J]. 王艷艷,劉平,劉新寬,王子延,王冰,陳小紅.  稀有金屬. 2018(05)
[4]銅鋁異步軋制復(fù)合工藝及組織性能[J]. 趙瑩瑩,王澤宇,龔瀟雨,苗龍,王平.  焊接學(xué)報(bào). 2016(11)
[5]銅包鋁復(fù)合材料的熱力學(xué)計(jì)算穩(wěn)態(tài)分析[J]. 董勇軍,王建偉,黃純德,解浩峰,高義斌,畢虎才.  稀有金屬. 2014(06)
[6]純銅的高溫變形行為[J]. 趙瑞龍,劉勇,田保紅,張曉偉,張毅.  金屬熱處理. 2011(08)
[7]銅/鋁復(fù)合材料及其界面研究[J]. 蔣宇梅.  中國科技信息. 2009(19)
[8]WC/鐵基表面復(fù)合材料的熱疲勞裂紋形成過程[J]. 李祖來,蔣業(yè)華,周榮,羊浩,張冬平.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2008(02)
[9]純銅形變中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分析[J]. 侍新琳,劉軼.  沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2000(04)
[10]紫銅熱塑性變形的研究[J]. 樊百林,黃鋼漢.  塑性工程學(xué)報(bào). 2000(03)

博士論文
[1]銅/鋁多層復(fù)合板的制備與組織性能相關(guān)性研究[D]. 李小兵.東北大學(xué) 2014

碩士論文
[1]Conclad連續(xù)擠壓法制備側(cè)向復(fù)合型銅鋁復(fù)合材料及其組織性能研究[D]. 凌聰.昆明理工大學(xué) 2017
[2]連續(xù)擠壓銅包鋼線材工程化關(guān)鍵問題實(shí)驗(yàn)研究[D]. 李玉章.昆明理工大學(xué) 2010
[3]寬銅帶連續(xù)擠壓輪槽變形區(qū)的理論研究[D]. 劉桂林.大連交通大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3023579