銅/鋁復(fù)合材料低壓鑄造—軋制法制備工藝與性能研究
發(fā)布時(shí)間:2022-12-18 11:14
銅/鋁層狀復(fù)合材料作為一種高頻信號(hào)傳輸載體已廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的制備工藝存在生產(chǎn)流程長(zhǎng)、制備的復(fù)合材料界面結(jié)合品質(zhì)差等缺點(diǎn),限制了規(guī);a(chǎn)高品質(zhì)界面的復(fù)合材料。因此,本課題選擇了低壓鑄造-軋制復(fù)合法,實(shí)現(xiàn)了銅/鋁復(fù)合材料的快速制備。低壓鑄造過(guò)程能使鋁、銅達(dá)到瞬時(shí)復(fù)合,可有效控制多相金屬間化合物的生成,而隨后的軋制環(huán)節(jié)可使復(fù)合坯發(fā)生一定的塑性變形,強(qiáng)化了界面的冶金結(jié)合。該工藝為批量化生產(chǎn)銅/鋁復(fù)合材料提供了可能。本研究借助掃描電子顯微鏡(SEM),X射線(xiàn)能譜儀(EDS),X射線(xiàn)衍射儀(XRD)和四探針測(cè)試儀、力學(xué)測(cè)試設(shè)備等分析手段研究了不同工藝參數(shù)(鋁液溫度、銅管預(yù)熱溫度和壓下量)對(duì)銅/鋁復(fù)合材料試樣的界面結(jié)構(gòu)與性能的影響關(guān)系,結(jié)果如下:(1)隨著鋁液溫度的升高,界面過(guò)渡層的金屬間化合物層由單相層向多向?qū)愚D(zhuǎn)變,結(jié)合界面過(guò)渡層的厚度明顯寬化,從680℃的0.5μm增加到760℃的4μm;(2)銅管的預(yù)熱溫度對(duì)銅元素的擴(kuò)散程度和銅-鋁金屬間化合物的分布形態(tài)有明顯影響,銅管預(yù)熱溫度為250℃,鋁液溫度為720℃時(shí),銅、鋁在界面易形成均勻分布的金屬間化合物。當(dāng)銅管預(yù)熱溫度為300...
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 銅/鋁復(fù)合材料復(fù)合工藝及界面組成的研究進(jìn)展
1.1.1 爆炸復(fù)合法
1.1.2 拉拔法
1.1.3 擠壓復(fù)合法
1.1.4 擴(kuò)散焊接法
1.1.5 攪拌摩擦焊接法
1.1.6 鑄造復(fù)合法
1.1.7 軋制復(fù)合法
1.2 雙金屬的復(fù)合材料的理論研究
1.2.1 固-固相結(jié)合機(jī)理
1.2.2 銅/鋁雙金屬固-液界面結(jié)合機(jī)理
1.3 本課題的研究目的及研究?jī)?nèi)容
1.3.1 本課題的研究目的
1.3.2 本課題的研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備
2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與試劑
2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
2.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)方案與試樣制備
2.2.1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線(xiàn)
2.2.2 實(shí)驗(yàn)方案
2.3 試樣制備
2.4 鋁/銅復(fù)合材料的界面組織觀察
2.4.1 鋁/銅復(fù)合界面的金相組織觀察
2.4.2 鋁/銅復(fù)合界面的組織形貌及元素分布
2.4.3 鋁/銅復(fù)合過(guò)渡層的相結(jié)構(gòu)分析
2.5 鋁/銅復(fù)合材料的性能測(cè)試
2.5.1 彎曲試驗(yàn)
2.5.2 銅/鋁復(fù)合界面剪切強(qiáng)度的測(cè)試
2.5.3 鋁/銅復(fù)合材料體積電阻率的測(cè)試
2.6 本章小結(jié)
第三章 銅/鋁復(fù)合材料的界面研究
3.1 影響制備銅/鋁層狀復(fù)合材料的因素
3.2 銅/鋁復(fù)合材料界面組織分析
3.2.1 鋁液溫度對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面組織形貌的影響
3.2.2 鋁液溫度對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面成分的影響
3.2.3 銅管的預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面形貌的影響
3.2.4 銅管的預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面成分的影響
3.2.5 軋制壓下量對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面形貌的影響
3.2.6 軋制壓下量對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面成分的影響
3.3 銅/鋁復(fù)合材料界面的物相分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 銅/鋁復(fù)合材料力學(xué)性能與導(dǎo)電性能的測(cè)試與分析
4.1 銅/鋁復(fù)合材料界面彎曲變形協(xié)同性的測(cè)試與分析
4.1.1 鋁液溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界彎曲變形協(xié)同性的影響
4.1.2 銅管預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界彎曲變形協(xié)同性的影響
4.1.3 軋制壓下量對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界彎曲變形協(xié)同性的影響
4.2 銅/鋁復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度
4.2.1 鋁液溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度影響
4.2.2 銅管預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度的影響
4.2.3 壓下量對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度的影響
4.3 銅/鋁復(fù)合材料導(dǎo)電性能的測(cè)試
4.3.1 鋁液溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響
4.3.2 銅管預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響
4.3.3 軋制壓下量對(duì)銅/鋁復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響
4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
5.1 結(jié)論
5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參加的科研項(xiàng)目
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]不同負(fù)載條件下Al/Cu雙層復(fù)合材料的界面特征(英文)[J]. Kwang Seok LEE,Su Eun LEE,Yong-Nam KWON. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(S1)
[2]銅包鋁復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 張建宇,姚金金,曾祥勇,韓艷秋,吳春京. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(05)
[3]感應(yīng)加熱連續(xù)退火對(duì)銅包鋁復(fù)合線(xiàn)材再結(jié)晶組織和界面金屬間化合物的影響[J]. 姜雁斌,劉新華,王春陽(yáng),莫永達(dá),謝建新. 金屬學(xué)報(bào). 2014(04)
[4]銅包鋁排拉拔成形性能[J]. 張壯志,申昱,孔嘯,曹常印. 塑性工程學(xué)報(bào). 2013(05)
[5]Numerical simulation of temperature field in horizontal core-filling continuous casting for copper cladding aluminum rods[J]. Ya-jun Su,Xin-hua Liu,Yong-fu Wu,Hai-you Huang,Jian-xin Xie. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(07)
[6]金屬爆炸焊接技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 夏鴻博,王少剛,翟偉國(guó),羅傳孝. 熱加工工藝. 2013(05)
[7]真空熱壓鋁和銅的固態(tài)連接(英文)[J]. Kwang Seok LEE,Yong-Nam KWON. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(02)
[8]矩形斷面銅包鋁連鑄坯軋制成形導(dǎo)電扁排的工藝及性能[J]. 吳永福,劉新華,謝建新. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(11)
[9]摩擦攪拌焊接法[J]. 藤井英俊,蔡千華. 國(guó)外機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝. 2012(06)
[10]Mg/Al異種金屬焊接的研究現(xiàn)狀[J]. 陳影,沈長(zhǎng)斌,葛繼平. 稀有金屬材料與工程. 2012(S2)
碩士論文
[1]鋼/鋁、銅/鋁復(fù)合材料的制備及性能研究[D]. 張紅安.江蘇大學(xué) 2007
本文編號(hào):3721953
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 銅/鋁復(fù)合材料復(fù)合工藝及界面組成的研究進(jìn)展
1.1.1 爆炸復(fù)合法
1.1.2 拉拔法
1.1.3 擠壓復(fù)合法
1.1.4 擴(kuò)散焊接法
1.1.5 攪拌摩擦焊接法
1.1.6 鑄造復(fù)合法
1.1.7 軋制復(fù)合法
1.2 雙金屬的復(fù)合材料的理論研究
1.2.1 固-固相結(jié)合機(jī)理
1.2.2 銅/鋁雙金屬固-液界面結(jié)合機(jī)理
1.3 本課題的研究目的及研究?jī)?nèi)容
1.3.1 本課題的研究目的
1.3.2 本課題的研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備
2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與試劑
2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
2.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)方案與試樣制備
2.2.1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線(xiàn)
2.2.2 實(shí)驗(yàn)方案
2.3 試樣制備
2.4 鋁/銅復(fù)合材料的界面組織觀察
2.4.1 鋁/銅復(fù)合界面的金相組織觀察
2.4.2 鋁/銅復(fù)合界面的組織形貌及元素分布
2.4.3 鋁/銅復(fù)合過(guò)渡層的相結(jié)構(gòu)分析
2.5 鋁/銅復(fù)合材料的性能測(cè)試
2.5.1 彎曲試驗(yàn)
2.5.2 銅/鋁復(fù)合界面剪切強(qiáng)度的測(cè)試
2.5.3 鋁/銅復(fù)合材料體積電阻率的測(cè)試
2.6 本章小結(jié)
第三章 銅/鋁復(fù)合材料的界面研究
3.1 影響制備銅/鋁層狀復(fù)合材料的因素
3.2 銅/鋁復(fù)合材料界面組織分析
3.2.1 鋁液溫度對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面組織形貌的影響
3.2.2 鋁液溫度對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面成分的影響
3.2.3 銅管的預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面形貌的影響
3.2.4 銅管的預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面成分的影響
3.2.5 軋制壓下量對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面形貌的影響
3.2.6 軋制壓下量對(duì)銅/鋁層狀復(fù)合材料界面成分的影響
3.3 銅/鋁復(fù)合材料界面的物相分析
3.4 本章小結(jié)
第四章 銅/鋁復(fù)合材料力學(xué)性能與導(dǎo)電性能的測(cè)試與分析
4.1 銅/鋁復(fù)合材料界面彎曲變形協(xié)同性的測(cè)試與分析
4.1.1 鋁液溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界彎曲變形協(xié)同性的影響
4.1.2 銅管預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界彎曲變形協(xié)同性的影響
4.1.3 軋制壓下量對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界彎曲變形協(xié)同性的影響
4.2 銅/鋁復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度
4.2.1 鋁液溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度影響
4.2.2 銅管預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度的影響
4.2.3 壓下量對(duì)銅/鋁復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度的影響
4.3 銅/鋁復(fù)合材料導(dǎo)電性能的測(cè)試
4.3.1 鋁液溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響
4.3.2 銅管預(yù)熱溫度對(duì)銅/鋁復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響
4.3.3 軋制壓下量對(duì)銅/鋁復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響
4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
5.1 結(jié)論
5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參加的科研項(xiàng)目
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]不同負(fù)載條件下Al/Cu雙層復(fù)合材料的界面特征(英文)[J]. Kwang Seok LEE,Su Eun LEE,Yong-Nam KWON. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(S1)
[2]銅包鋁復(fù)合材料研究進(jìn)展[J]. 張建宇,姚金金,曾祥勇,韓艷秋,吳春京. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2014(05)
[3]感應(yīng)加熱連續(xù)退火對(duì)銅包鋁復(fù)合線(xiàn)材再結(jié)晶組織和界面金屬間化合物的影響[J]. 姜雁斌,劉新華,王春陽(yáng),莫永達(dá),謝建新. 金屬學(xué)報(bào). 2014(04)
[4]銅包鋁排拉拔成形性能[J]. 張壯志,申昱,孔嘯,曹常印. 塑性工程學(xué)報(bào). 2013(05)
[5]Numerical simulation of temperature field in horizontal core-filling continuous casting for copper cladding aluminum rods[J]. Ya-jun Su,Xin-hua Liu,Yong-fu Wu,Hai-you Huang,Jian-xin Xie. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(07)
[6]金屬爆炸焊接技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 夏鴻博,王少剛,翟偉國(guó),羅傳孝. 熱加工工藝. 2013(05)
[7]真空熱壓鋁和銅的固態(tài)連接(英文)[J]. Kwang Seok LEE,Yong-Nam KWON. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(02)
[8]矩形斷面銅包鋁連鑄坯軋制成形導(dǎo)電扁排的工藝及性能[J]. 吳永福,劉新華,謝建新. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(11)
[9]摩擦攪拌焊接法[J]. 藤井英俊,蔡千華. 國(guó)外機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝. 2012(06)
[10]Mg/Al異種金屬焊接的研究現(xiàn)狀[J]. 陳影,沈長(zhǎng)斌,葛繼平. 稀有金屬材料與工程. 2012(S2)
碩士論文
[1]鋼/鋁、銅/鋁復(fù)合材料的制備及性能研究[D]. 張紅安.江蘇大學(xué) 2007
本文編號(hào):3721953
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