热处理对铸轧Cu/Al复合板界面层微观组织与力学性能的影响
发布时间：2021-10-11 09:51
铜铝复合材料是运用某种加工技术将铜、铝两种力学、物理和化学性能不同的合金在界面处实现牢固结合的一种新型复合材料。铜铝复合材料不仅可以保持原有金属母材的特性,同时可以弥补单一金属母材的不足,扬长补短,提高综合性能,还可以解决铜资源短缺问题,满足不同环境下对材料的要求,在众多领域有着广泛的应用。目前铜铝复合材料的生产方法有多种,铸轧制复合法是近几年国内开发的一种新加工工艺,该种工艺是利用铸造复合时的高压和液态金属材料的高温,使固态金属与液态金属实现异种金属的结合,从而使复合材料达到良好性能。本文采用铸轧复合工艺制造的Cu/Al复合板,铸轧复合工艺可以使Cu/Al复合板实现良好的机械结合,但退火处理对Cu/Al复合板界面层形成及演变规律有重要的影响。本文利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及能谱分析等手段,对比研究了不同退火温度和时间处理后的Cu/Al复合板界面扩散层微观形貌及扩散层厚度演变规律,分析构建Cu/Al复合板界面层形成及演变模型,通过硬度试验、拉伸实验、剥离试验和电导率测试,分析界面层金属间化合物力学行为;研究不同固溶冷却方式对铜铝界面微观组织的影响,探究冷却方式对界面扩散层孔...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Cu/Al复合板加工工艺示意图
西南大学专业硕士学位论文132.4.3Cu/Al复合板力学性能测试（1）硬度测试及电导率测试将组织观察试样切割成1.5mm×10mm×10mm大小，然后进行机械研磨和抛光，在组织观察完成后直接对试样进行硬度测试。硬度试验执行ISO6507-1:2018《金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》国际标准，在HMAS-D30SZ型维氏硬度分析仪进行测试，标准载荷为9.8N，停留时间为15S，硬度取样示意图如2-4所示。为了能够更好的表示Cu/Al复合板的导电性随热处理的温度和时间变化的趋势，采用导电率对试样的导电性进行表征：导电率（%IACS）＝σ/58.0*100%，σ为电导率。利用数字式四探针测试仪测试不同方式退火工艺条件下Cu/Al复合板电导率。图2-4显微硬度取样图;Fig2-4Micro-hardnesssamplingdiagram（2）拉伸性能测试及断口分析拉伸试样取样后，尺寸按照GBT32498-2016《金属基复合材料拉伸试验室温试验方法》，采用标准拉伸试样制作出拉伸试样。采用冲压方法制备拉伸试样，用金相砂纸打磨试样边缘，去除毛刺及细微的不平整部分。试样制备时每种类型的试样均加工3个以上，试验最终获得的性能数据均采用平均值的形式得出。抗拉强度及延伸率测试是在RGM-6300型微机控制电子万能试验机上进行，拉伸速率为1mm/min，然后在扫描电镜下分别观察断口形貌，分析界面扩散层组织对断裂性能的影响。（3）剥离试验剥离试样切割尺寸为1.4mm×10mm×50mm，长度方向为轧向，用HS98A型线切割机对复合板一端进行切口，沿试样界面切割4-7mm，然后用钳子沿界面剥开10mm左右，将Cu、Al基体向外侧弯折，与复合板界面呈90°，在万能拉
西南大学专业硕士学位论文14伸试验机上进行剥离测试，剥离示意图如图2-5所示。研究冷却方式对Cu/Al复合板力学性能的影响，观察剥离形貌，利用XRD测定和分析剥离面相组成，分析界面断裂层微观组织。图2-5Cu/Al复合板剥离示意图Fig.2-5StrippingdiagramofCu/Alcladsheet
【参考文献】：
期刊论文
[1]异步轧制铜/铝复合板界面结合强度研究[J]. 吕震宇. 塑性工程学报. 2019(04)
[2]铸轧铜铝复合板界面演变规律研究[J]. 谢敬佩,刘哲,王爱琴,吕世敬,毛志平,刘帅洋,田捍卫. 材料导报. 2019(10)
[3]铝基层状复合材料界面金属间化合物的研究现状[J]. 韩银娜,张小军,李龙,周德敬. 材料导报. 2019(07)
[4]铜铝复合产品的对比及预测[J]. 蒋杰. 中国有色金属. 2018(08)
[5]铜铝层状复合材料界面特性及深加工研究进展[J]. 刘帅洋,王爱琴,吕世敬,田捍卫. 材料导报. 2018(05)
[6]铜铝复合材料研究进展[J]. 吕世敬,谢敬佩,王爱琴,毛志平,刘帅洋,田捍卫. 特种铸造及有色合金. 2017(08)
[7]铝基复合材料的研究现状及发展[J]. 陈小红,郑兴兴. 中国战略新兴产业. 2017(16)
[8]层状金属复合材料技术创新及发展趋势综述[J]. 陈兴章. 有色金属材料与工程. 2017(02)
[9]结合层对铜/铝复合材料力学性能的影响[J]. 王艳艳,刘平,刘新宽,王子延,王冰,陈小红. 稀有金属. 2018(05)
[10]铜铝异步轧制复合工艺及组织性能[J]. 赵莹莹,王泽宇,龚潇雨,苗龙,王平. 焊接学报. 2016(11)
博士论文
[1]铜铝铸轧复合板界面结构演变及结合性能研究[D]. 毛志平.郑州大学 2019
[2]Al/Cu双金属复层材料界面扩散行为及微观组织演变[D]. 曹飞.大连理工大学 2018
[3]铜铝复合板界面扩散层组织结构与性能的研究[D]. 左晓姣.沈阳工业大学 2017
硕士论文
[1]铜/铝双层板轧制复合机理与工艺研究[D]. 张将.太原科技大学 2016
[2]冷轧及退火对铜铝复合板界面层与性能影响研究[D]. 张衡.河南科技大学 2015
[3]铜铝复合板界面组织和性能研究[D]. 路王珂.河南科技大学 2014
[4]扩散热处理工艺对铜铝复合界面层结构的影响[D]. 吕琳.沈阳工业大学 2012
[5]Cu/Al复合带界面结合的热力学/动力学研究[D]. 秦镜.江西理工大学 2012
[6]铜铝轧制复合板导电特性及复合技术的研究[D]. 盛立远.沈阳工业大学 2005
本文编号：3430278
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Cu/Al复合板加工工艺示意图
西南大学专业硕士学位论文132.4.3Cu/Al复合板力学性能测试（1）硬度测试及电导率测试将组织观察试样切割成1.5mm×10mm×10mm大小，然后进行机械研磨和抛光，在组织观察完成后直接对试样进行硬度测试。硬度试验执行ISO6507-1:2018《金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》国际标准，在HMAS-D30SZ型维氏硬度分析仪进行测试，标准载荷为9.8N，停留时间为15S，硬度取样示意图如2-4所示。为了能够更好的表示Cu/Al复合板的导电性随热处理的温度和时间变化的趋势，采用导电率对试样的导电性进行表征：导电率（%IACS）＝σ/58.0*100%，σ为电导率。利用数字式四探针测试仪测试不同方式退火工艺条件下Cu/Al复合板电导率。图2-4显微硬度取样图;Fig2-4Micro-hardnesssamplingdiagram（2）拉伸性能测试及断口分析拉伸试样取样后，尺寸按照GBT32498-2016《金属基复合材料拉伸试验室温试验方法》，采用标准拉伸试样制作出拉伸试样。采用冲压方法制备拉伸试样，用金相砂纸打磨试样边缘，去除毛刺及细微的不平整部分。试样制备时每种类型的试样均加工3个以上，试验最终获得的性能数据均采用平均值的形式得出。抗拉强度及延伸率测试是在RGM-6300型微机控制电子万能试验机上进行，拉伸速率为1mm/min，然后在扫描电镜下分别观察断口形貌，分析界面扩散层组织对断裂性能的影响。（3）剥离试验剥离试样切割尺寸为1.4mm×10mm×50mm，长度方向为轧向，用HS98A型线切割机对复合板一端进行切口，沿试样界面切割4-7mm，然后用钳子沿界面剥开10mm左右，将Cu、Al基体向外侧弯折，与复合板界面呈90°，在万能拉
西南大学专业硕士学位论文14伸试验机上进行剥离测试，剥离示意图如图2-5所示。研究冷却方式对Cu/Al复合板力学性能的影响，观察剥离形貌，利用XRD测定和分析剥离面相组成，分析界面断裂层微观组织。图2-5Cu/Al复合板剥离示意图Fig.2-5StrippingdiagramofCu/Alcladsheet
【参考文献】：
期刊论文
[1]异步轧制铜/铝复合板界面结合强度研究[J]. 吕震宇. 塑性工程学报. 2019(04)
[2]铸轧铜铝复合板界面演变规律研究[J]. 谢敬佩,刘哲,王爱琴,吕世敬,毛志平,刘帅洋,田捍卫. 材料导报. 2019(10)
[3]铝基层状复合材料界面金属间化合物的研究现状[J]. 韩银娜,张小军,李龙,周德敬. 材料导报. 2019(07)
[4]铜铝复合产品的对比及预测[J]. 蒋杰. 中国有色金属. 2018(08)
[5]铜铝层状复合材料界面特性及深加工研究进展[J]. 刘帅洋,王爱琴,吕世敬,田捍卫. 材料导报. 2018(05)
[6]铜铝复合材料研究进展[J]. 吕世敬,谢敬佩,王爱琴,毛志平,刘帅洋,田捍卫. 特种铸造及有色合金. 2017(08)
[7]铝基复合材料的研究现状及发展[J]. 陈小红,郑兴兴. 中国战略新兴产业. 2017(16)
[8]层状金属复合材料技术创新及发展趋势综述[J]. 陈兴章. 有色金属材料与工程. 2017(02)
[9]结合层对铜/铝复合材料力学性能的影响[J]. 王艳艳,刘平,刘新宽,王子延,王冰,陈小红. 稀有金属. 2018(05)
[10]铜铝异步轧制复合工艺及组织性能[J]. 赵莹莹,王泽宇,龚潇雨,苗龙,王平. 焊接学报. 2016(11)
博士论文
[1]铜铝铸轧复合板界面结构演变及结合性能研究[D]. 毛志平.郑州大学 2019
[2]Al/Cu双金属复层材料界面扩散行为及微观组织演变[D]. 曹飞.大连理工大学 2018
[3]铜铝复合板界面扩散层组织结构与性能的研究[D]. 左晓姣.沈阳工业大学 2017
硕士论文
[1]铜/铝双层板轧制复合机理与工艺研究[D]. 张将.太原科技大学 2016
[2]冷轧及退火对铜铝复合板界面层与性能影响研究[D]. 张衡.河南科技大学 2015
[3]铜铝复合板界面组织和性能研究[D]. 路王珂.河南科技大学 2014
[4]扩散热处理工艺对铜铝复合界面层结构的影响[D]. 吕琳.沈阳工业大学 2012
[5]Cu/Al复合带界面结合的热力学/动力学研究[D]. 秦镜.江西理工大学 2012
[6]铜铝轧制复合板导电特性及复合技术的研究[D]. 盛立远.沈阳工业大学 2005
本文编号：3430278
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3430278.html
