發(fā)布時間：2021-09-06 13:27

　　通過Conclad連續(xù)擠壓法,在擠壓溫度為500℃下制備出了界面平直度較好,界面層厚度為93μm,界面結(jié)合強度高的側(cè)向復(fù)合型Cu/Al復(fù)合材料。對復(fù)合材料界面的力學(xué)性能、界面形貌及微觀組織進行分析,可知越靠近界面處硬度越高,界面層的抗拉強度為48 MPa,復(fù)合界面層存在除銅基體和鋁基體以外的金屬間化合物,排序從銅基一側(cè)到鋁基一側(cè)依次為Cu₉Al₄、CuAl和CuAl₂。而CuAl2是一種脆性相,它的存在容易引起界面結(jié)合處出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2017,37(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１側(cè)向復(fù)合型Ｃｕ／Ａｌ復(fù)合材料過ＪＳＭ－５６１０ＬＶ掃描電鏡及ＥＤＡＸ能譜儀對界面微觀

ｕＡｌ２（θ相）、Ｃｕ４Ａｌ３（ξ相）等。圖４是界面層中Ａｌ－Ｃｕ濃度分布的ＥＤＳ線掃描曲線�？梢钥闯�，其界面結(jié)合層比較均勻，且與兩種金屬基體良好結(jié)合�？拷粒煲粋�(cè)界面成比較大的波浪形，而靠近Ｃｕ一側(cè)波浪較小，比較平緩。由Ｃｕ在Ａｌ中的擴散速率遠遠大于Ａｌ在Ｃｕ中的擴散速率可以推斷，兩種擴散速率不同的金屬在界面擴散過程中形成（ａ）４００℃，低倍（ｂ）４００℃，高倍（ｃ）５００℃，低倍（ｄ）５００℃，高倍圖３不同溫度下擠壓試樣ＳＥＭ照片了缺陷。從Ｃｕ到Ａｌ方向?qū)缑鎸拥模茫�、Ａｌ元素濃度做ＥＤＳ線掃描分析，其結(jié)果見圖４ｂ。隨著界面從Ｃｕ往Ａｌ的方向，Ｃｕ的濃度剛開始處于一個波動范圍，隨后下降，而Ａｌ的濃度剛開始為０，過了界面層后處于上升狀態(tài)。從Ｃｕ－Ａｌ二元相圖分析可知，在３６３～５４９℃共（ａ）ＳＥＭ（ｂ）線掃描分析圖４界面層中Ａｌ、Ｃｕ元素分布的ＥＤＳ線分析掃描曲線晶范圍內(nèi)穩(wěn)定存在５種相，從Ｃｕ側(cè)到Ａｌ側(cè)依次為：Ｃｕ９Ａｌ４、Ｃｕ３Ａｌ２、Ｃｕ４Ａｌ３、ＣｕＡｌ、ＣｕＡｌ２［１８］。結(jié)合線掃描的能譜圖分析可知，界面層生成相從Ｃｕ基一側(cè)到Ａｌ基一側(cè)依次為Ｃｕ９Ａｌ４、ＣｕＡｌ、ＣｕＡｌ２。由于ＣｕＡｌ２的存在會導(dǎo)致界面的結(jié)合強度減弱，Ｃｕ９Ａｌ４的存在又可以緩解其產(chǎn)生的界面損傷，而富Ｃｕ相化合物層和Ｃｕ基體之間會形成空隙，空隙的存在會影響結(jié)合強度［１９］

圖５Ｃｕ／Ａｌ復(fù)合材料界面硬度萬能試驗機上對其進行拉伸－剪切試驗，綜合分析鋁和銅的抗拉強度，其拉伸剪切試樣見圖６。圖６拉伸剪切試樣尺寸試樣拉伸剪切強度計算公式為：τｃ＝ｐ／（ｂｌ）式中，ｐ為拉伸過程最大載荷；ｂ為剪切面的長度；ｌ為剪切面的寬度。圖７為試樣拉伸過程中的行程－載荷曲線，在剛開始拉伸過程中，裂紋首先出現(xiàn)在硬脆的中間化合物上，裂紋繼續(xù)進行過程中鋁基體處發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生的剪切力使裂紋進一步擴展。當(dāng)剪切面的強度小于基體強度時，使得試樣最后在剪切面處發(fā)生分離。通過計算可以得出界面結(jié)合強度約為４８ＭＰａ，說明采用Ｃｏｎｃｌａｄ連續(xù)擠壓的制備的側(cè)向Ｃｕ／Ａｌ復(fù)合材料具有良好的結(jié)合強度。圖７試樣的行程－載荷曲線圖２．４剝離面ＸＲＤ及ＳＥＭ分析對Ｃｕ、Ａｌ兩側(cè)的剝離面進行ＸＲＤ分析，結(jié)果見圖８。分析結(jié)果表明，金屬化合物的生長位置各不相同。在Ｃｕ側(cè)的剝離面上存在著Ｃｕ９Ａｌ４相，而在Ａｌ側(cè)的剝離面上存在ＣｕＡｌ和ＣｕＡｌ２。通過有效生成熱模型［２０］，ＣｕＡｌ２最先生成，Ｃｕ９Ａｌ４的自由能最低，驅(qū)動力最大，作為第二相出現(xiàn)。最后在ＣｕＡｌ２和Ｃｕ９Ａｌ４之間生成ＣｕＡｌ相［２１］。ＣｕＡｌ２是一種四方晶體結(jié)構(gòu)，其所屬的四方晶系結(jié)構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)位錯和晶界等晶體缺陷，原子在（ａ）Ｃｕ側(cè)（ｂ）Ａｌ側(cè)圖８Ｃｕ、Ａｌ兩側(cè)剝離面的Ｘ射線衍射譜這些晶體缺陷處擴散較容易［２２］。也就是說ＣｕＡｌ２是一種脆性相，會降低Ｃｕ

【參考文獻】：
期刊論文
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