铜/铝复合材料低压铸造—轧制法制备工艺与性能研究

发布时间：2022-12-18 11:14

　　铜／铝层状复合材料作为一种高频信号传输载体已广泛应用于电力、机械等领域。传统的制备工艺存在生产流程长、制备的复合材料界面结合品质差等缺点,限制了规模化生产高品质界面的复合材料。因此,本课题选择了低压铸造-轧制复合法,实现了铜／铝复合材料的快速制备。低压铸造过程能使铝、铜达到瞬时复合,可有效控制多相金属间化合物的生成,而随后的轧制环节可使复合坯发生一定的塑性变形,强化了界面的冶金结合。该工艺为批量化生产铜／铝复合材料提供了可能。本研究借助扫描电子显微镜（SEM）,X射线能谱仪（EDS）,X射线衍射仪（XRD）和四探针测试仪、力学测试设备等分析手段研究了不同工艺参数（铝液温度、铜管预热温度和压下量）对铜／铝复合材料试样的界面结构与性能的影响关系,结果如下：（1）随着铝液温度的升高,界面过渡层的金属间化合物层由单相层向多向层转变,结合界面过渡层的厚度明显宽化,从680℃的0.5μm增加到760℃的4μm；（2）铜管的预热温度对铜元素的扩散程度和铜-铝金属间化合物的分布形态有明显影响,铜管预热温度为250℃,铝液温度为720℃时,铜、铝在界面易形成均匀分布的金属间化合物。当铜管预热温度为300... 

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 铜/铝复合材料复合工艺及界面组成的研究进展
        1.1.1 爆炸复合法
        1.1.2 拉拔法
        1.1.3 挤压复合法
        1.1.4 扩散焊接法
        1.1.5 搅拌摩擦焊接法
        1.1.6 铸造复合法
        1.1.7 轧制复合法
    1.2 双金属的复合材料的理论研究
        1.2.1 固-固相结合机理
        1.2.2 铜/铝双金属固-液界面结合机理
    1.3 本课题的研究目的及研究内容
        1.3.1 本课题的研究目的
        1.3.2 本课题的研究内容
第二章 实验材料与研究方法
    2.1 实验材料与设备
        2.1.1 实验材料与试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 实验技术方案与试样制备
        2.2.1 实验技术路线
        2.2.2 实验方案
    2.3 试样制备
    2.4 铝/铜复合材料的界面组织观察
        2.4.1 铝/铜复合界面的金相组织观察
        2.4.2 铝/铜复合界面的组织形貌及元素分布
        2.4.3 铝/铜复合过渡层的相结构分析
    2.5 铝/铜复合材料的性能测试
        2.5.1 弯曲试验
        2.5.2 铜/铝复合界面剪切强度的测试
        2.5.3 铝/铜复合材料体积电阻率的测试
    2.6 本章小结
第三章 铜/铝复合材料的界面研究
    3.1 影响制备铜/铝层状复合材料的因素
    3.2 铜/铝复合材料界面组织分析
        3.2.1 铝液温度对铜/铝层状复合材料界面组织形貌的影响
        3.2.2 铝液温度对铜/铝层状复合材料界面成分的影响
        3.2.3 铜管的预热温度对铜/铝层状复合材料界面形貌的影响
        3.2.4 铜管的预热温度对铜/铝层状复合材料界面成分的影响
        3.2.5 轧制压下量对铜/铝层状复合材料界面形貌的影响
        3.2.6 轧制压下量对铜/铝层状复合材料界面成分的影响
    3.3 铜/铝复合材料界面的物相分析
    3.4 本章小结
第四章 铜/铝复合材料力学性能与导电性能的测试与分析
    4.1 铜/铝复合材料界面弯曲变形协同性的测试与分析
        4.1.1 铝液温度对铜/铝复合材料界弯曲变形协同性的影响
        4.1.2 铜管预热温度对铜/铝复合材料界弯曲变形协同性的影响
        4.1.3 轧制压下量对铜/铝复合材料界弯曲变形协同性的影响
    4.2 铜/铝复合材料界面剪切强度
        4.2.1 铝液温度对铜/铝复合材料界面剪切强度影响
        4.2.2 铜管预热温度对铜/铝复合材料界面剪切强度的影响
        4.2.3 压下量对铜/铝复合材料界面剪切强度的影响
    4.3 铜/铝复合材料导电性能的测试
        4.3.1 铝液温度对铜/铝复合材料导电性能的影响
        4.3.2 铜管预热温度对铜/铝复合材料导电性能的影响
        4.3.3 轧制压下量对铜/铝复合材料导电性能的影响
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同负载条件下Al/Cu双层复合材料的界面特征（英文）[J]. Kwang Seok LEE,Su Eun LEE,Yong-Nam KWON.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(S1)
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[3]感应加热连续退火对铜包铝复合线材再结晶组织和界面金属间化合物的影响[J]. 姜雁斌,刘新华,王春阳,莫永达,谢建新.  金属学报. 2014(04)
[4]铜包铝排拉拔成形性能[J]. 张壮志,申昱,孔啸,曹常印.  塑性工程学报. 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)
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[7]真空热压铝和铜的固态连接(英文)[J]. Kwang Seok LEE,Yong-Nam KWON.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(02)
[8]矩形断面铜包铝连铸坯轧制成形导电扁排的工艺及性能[J]. 吴永福,刘新华,谢建新.  北京科技大学学报. 2012(11)
[9]摩擦搅拌焊接法[J]. 藤井英俊,蔡千华.  国外机车车辆工艺. 2012(06)
[10]Mg/Al异种金属焊接的研究现状[J]. 陈影,沈长斌,葛继平.  稀有金属材料与工程. 2012(S2)

硕士论文
[1]钢/铝、铜/铝复合材料的制备及性能研究[D]. 张红安.江苏大学 2007



本文编号：3721953