变形量对铜/钢固-液复合双金属材料结合界面影响研究

采用固液浇注复合的方式制备铜/钢双金属复合材料，通过Gleeble-3800热力模拟试验机研究变形量对铜/钢固-液复合材料结合界面的影响。结果表明，Fe、Cu元素在界面过渡层连续分布，随变形量增大，铜侧及钢侧晶粒尺寸均逐渐减小，硬度逐渐增大，过渡层距离逐渐增大，Fe、Cu元素扩散程度提高；在40%变形量下，材料各侧晶粒得到显著细化，硬度最高，扩散距离可达17μm。铜/钢固-液复合双金属材料界面过渡层的形成是由液态铜浇注在固态钢表面过程中产生浸润和漫流，随后元素相互扩散共同实现。     

表面处理方式对铜/钼/铜复合材料界面结合效果的影响

借助金相显微镜、扫描电镜观察了钼、铜界面的微观组织，研究了采用不同表面处理方式对铜／钼／铜复合材料界面结合效果的影响，并对其界面的结合机制进行了深人的讨论。结果表明，经过喷砂化学处理的材料复合后界面结合最牢固，界面剪切强度最高，达到78．9MPa，形成很强的铜和钼的机械啮合，其主要的结合机制是机械啮合机制和硬化块破裂机制；在同等复合参数条件下，3种处理方法中化学处理法的界面强度最低。     

铜/钨铜/铜热沉复合材料界面结合性能的研究

采用扩散焊接工艺制备铜/钨铜/铜热沉复合材料,研究了焊接温度、保温时间、焊接压强对焊接界面结合强度和界面扩散的影响,当焊接温度为980℃、保温时间为4h、压强为55MPa时,铜/钨铜/铜热沉复合材料的界面结合强度最大,说明此时扩散复合的效果最好,焊接接头质量最高。     

PtTi0.5Zr0.2/Ti微叠层复合材料的制备及性能研究

将0.14 mm厚PtTi0.5Zr0.2合金片和0.08 mm厚Ti片依次叠放,经850℃/2 h真空热压烧结后,分别采用冷轧和热轧工艺制备PtTi0.5Zr0.2/Ti微叠层复合材料。研究了轧制工艺对微叠层复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明:在850℃热压烧结2 h,叠层复合材料界面形成冶金结合,并有少量Ti_3Pt金属间化合物形成;采用冷轧工艺,单道次变形量为10%～15%,累积变形量至50%后进行500℃/1 h中间退火,然后继续冷轧直至复合坯厚度至0.2 mm、总变形量超过90%,由此得到的PtTi0.5Zr0.2/Ti微叠层复合材料的层间距为20～30μm,且各叠层保持连续,厚度均匀,平行度好;PtTi0.5Zr0.2/Ti微叠层复合材料抗拉强度为657 MPa,延伸率达9.46%。     

铜包铝丝材的旋锻复合-拉拔成形与组织性能

采用"热旋锻-拉拔"方法制备了直径为φ65 μm、包覆铜层厚度较均匀、表面质量高和界面结合质量良好的铜包铝复合微丝,研究了合理热旋制度、热旋复合成形铜包铝线材的组织和界面结合状态以及中间退火和拉拔对线材组织与性能的影响.结果表明:合理的旋锻制度为旋锻温度350℃,单道次变形量40%,旋锻后形成了动态再结晶组织和厚度为0.7 μm的界面扩散层.复合线材的合理退火工艺参数为350℃/30 min (退火温度350℃、退火时间30 min),该条件下退火后线材延伸率达到最高值35.7%,界面扩散层厚度约为2.1 μm,退火后铜层和铝芯发生再结晶,组织内部形成等轴晶组织.当退火温度超过350℃时,铜层和铝芯晶粒长大,界面扩散层厚度增加,从而导致线材的延伸率下降.将单道次变形量控制在15%~20%,经过粗拉,制备了φ0.96 mm的丝材;粗拉后不进行退火处理,将单道次变形量控制在8%~15%,经过细拉,制备了表面光洁、直径为φ65 μm的复合微丝.在拉拔过程中,铜层和铝芯均出现〈111〉丝织构.      

Mo–Cu芯材表面状态对多层Cu/MoCu/Cu复合材料界面结合的影响

采用粉末冶金熔渗法制备Mo–30Cu合金板坯，Mo–30Cu板坯和无氧铜板经轧制后在30 MPa、970℃的条件下进行热压复合，制得5层铜/钼铜/铜(Cu/MoCu/Cu,CPC)复合材料。通过金相组织观察、超声波扫描分析、高温热考核、漏气率测试等方法，研究了不同Mo–30Cu芯材表面处理方式对多层CPC复合材料层间结合强度的影响。结果表明，采用拉丝处理的Mo–30Cu芯材制备的多层CPC复合材料经830℃高温烘烤10min热考核后，材料内部无空洞缺陷，漏气率小于5×10^-3 Pa·cm³·s^-1。采用研磨处理的Mo–30Cu芯材所制备的多层CPC复合材料经热考核后，材料出现鼓包现象，内部存在明显空洞缺陷，漏气率大于5×10^-3 Pa·cm³·s^-1。     

铜/钛双金属复合管的热旋锻制备及其界面组织性能

铜/钛双金属复合管兼具铜的导热性和钛的耐海水腐蚀性,是海军舰船、滨海电站的各类海水管路和蒸汽管路系统理想材料。本文采用热旋锻方法成功制备了界面结合性能良好的铜/钛双金属管,重点研究了变形温度、道次变形量等重要工艺参数对管材结合性能的影响,明确了旋锻过程中双金属的结合机制。研究结果表明,在旋锻温度600~900℃,道次变形量45%~70%的制备工艺条件下可成功制备界面冶金结合、结合性能优异的铜/钛双金属复合管,且旋锻温度越低,所需道次变形量越大。在旋锻温度800℃,变形量54.6%条件下制备的铜/钛复合管的平均界面结合强度为13.3 N·mm~(-1),最大剥离强度可达26.5 N·mm~(-1),整管抗拉强度为303.1 MPa,断后伸长率为23.5%,复合界面在极大的压扁弯曲变形下仍不会分层,变形协调性优异。分析认为热旋锻方法制备双金属复合管的界面结合机制为:两金属表面碰撞接触的瞬间氧化膜因表层金属的流动而破裂,新鲜金属基体互相咬合,实现物理结合,同时界面两侧的原子在高温热激活作用下产生相互扩散,达到冶金结合。     

结合层对铜/铝复合材料力学性能的影响

运用新型感应加热工艺,通过固-液-固相复合法制备铜/铝复合材料。分析了结合层的成分、硬度、线膨胀系数对铜/铝复合材料机械性能的影响。用热机械分析仪对结合层线膨胀系数进行测量,用扫描电子显微镜(SEM)和偏光显微镜(PM)观察界面形貌,用电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)进行物相分析,用显微硬度计对结合层的硬度进行测量。结果表明:界面中间化合物主要为CuAl_2,Cu9Al4和AlCu;不同成分的结合层具有不同的硬度值,Cu9Al4层、AlCu层和CuAl_2层的硬度依次为:HV 204.5,HV 271.5,HV 233.9;铜/铝复合材料结合层线膨胀系数为27.0×10-6℃-1,结合层与铜之间较大的线膨胀系数差是造成铜/铝复合材料经热循环后易在界面层靠近铜侧区域出现裂纹的主要原因。     

无氧铜表面钨涂层制备及结合性能研究北大核心

采用化学气相沉积(CVD)工艺在无氧铜表面制备钨涂层,利用热等静压扩散连接工艺对铜钨复合界面进行热处理,得到铜钨复合材料。采用SEM、金相显微镜观察涂层及铜钨界面微观形貌,用胶粘和钎焊两种测试方法评价铜钨界面结合强度。结果表明,钨涂层显微组织为柱状晶,涂层厚度及界面均匀;结合强度测试过程中涂层均未剥落或损伤,表明钨铜界面结合强度大于胶粘界面和钎焊界面的结合强度。     

Fe-Al叠层复合板热轧过程的有限元模拟

Fe-Al金属间化合物基微叠层复合材料是一种新型叠层复合材料,"轧制复合—合金化热处理"工艺解决了金属间化合物成形困难的技术问题.热轧复合作为材料制备的重要工序,能否在其过程中获得具有良好界面结合强度和板形质量的复合板对于后续工艺过程具有重要影响.本文应用Abaqus有限元软件,模拟了压下率、组元厚比、叠层层数等因素对Fe/Al叠层热轧复合效果的影响,通过测定残余应力、伸长率、应力—应变曲线、平直度等确定了40%的最佳压下率及Fe/Al的最佳厚比1∶0.3,明确了通过改变层数有效控制材料分层厚度的途径.通过热轧实验对模拟进行验证,表明了有限元模型的可靠性.     

Mo/Cu爆炸复合棒界面组织特征

本研究用爆炸复合方法制备出钼／铜（Mo／Cu）双金属复合棒，并利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）、显微硬度、压剪分离等实验手段分析了复合界面的组织特征及力学性能。结果表明：在Mo／Cu复合界面附近形成了熔区；结合界面的强度比Cu基体强度高；熔区的硬度高于基体硬度；熔区的成分以Cu为主；并对Mo基体经常出现裂纹的原因进行了分析。     

银铜侧向复合材料界面结合机理分析

本文采用“包覆锭坯+扩散烧结+冷轧复合”联合工艺制备了银铜侧向复合带材,利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察分析银铜复合界面结构和元素分布,并分析其银铜复合界面的结合机理。结果表明,银铜复合界面形成过程为：1）银铜接触界面处凹凸不平的表面在轧制力的作用下相互咬合,形成机械结合界面;2）接触面在轧制力的作用下,银铜表面氧化膜破裂,新鲜表面质点间在轧制变形热的作用下产生原子结合;3）在扩散烧结过程中,银铜界面处的原子在高温作用下被激活,银铜原子相互扩散,在界面处发生银铜共晶反应形成液相金属层,随着烧结时间的延长,其共晶反应液相层厚度逐渐增加,随后冷凝结晶,使银铜实现侧向冶金结合。4）在后续中间退火过程中,共晶层与两侧的铜、银基体相互扩散,铜、银原子向更深的方向逐渐扩散,在靠近共晶层铜侧和银侧逐步形成固溶体层,使银与铜的结合强度进一步提高。银铜侧向复合界面结合机理包含机械咬合结合、接触共晶反应自钎焊结合和原子扩散结合3种,复合界面结合强度较好,剪切强度达220 MPa。     

热轧7075/AZ31B复合板的显微组织及结合性能

为了研究热轧铝/镁复合板结合强度的变化规律,本文综合考虑压下率、轧制温度和轧制速度等多种轧制参数,单道次热轧制备了7075 Al/AZ31B Mg复合板。结果表明:在复合板轧制过程中由于热和强变形作用组织发生了动态再结晶,且增大轧制速度有助于镁基体产生完全动态再结晶。在相同轧制温度下,铝镁复合板结合强度均随压下率增加先升高后降低;强度升高是由于界面元素扩散宽度的增大和镁合金近界面晶粒组织的细化所致,强度降低是由于大变形导致镁基体近界面处产生裂缝,以及塑性功产生热量过多使得镁基体温度升高导致的镁侧晶粒长大所致。对复合板进行拉剪实验,铝镁结合界面剪切强度较低时,断裂发生在复合界面处且成脆性断裂特征,强度较高时断口形貌呈韧性断裂特征,断裂发生在镁基体侧。      

高纯铝与铜爆炸焊接性能分析

使用爆炸焊接对高纯铝与铜坯料进行连接,将超声C-scan应用于爆炸焊接复合板坯的无损探伤,并从坯料微观组织和力学性能等方面分析了焊接性能。结果表明,C-scan能够在不破坏板坯的情况下,全面快速检测爆炸焊合率;焊接完成后,铝板坯晶粒间有条状应力带,热处理后应力带消失且晶粒未异常长大。爆炸焊接能实现高纯铝与铜的高强度焊接,焊接强度约43MPa。     

钛/钢复合板及其制备应用研究现状与发展趋势

随着钛/钢复合板的应用领域不断拓展,市场对钛/钢复合板的尺寸和性能都提出了新的要求,现有的制备方法和工艺也面临着巨大挑战。本文从原材料情况、复合板尺寸、界面特征和力学性能等方面概述了钛/钢复合板研究现状,评述了钛/钢复合板目前的主要制备方法及其优缺点,综述了表面处理方法、热轧温度、过渡层金属和热处理工艺对钛/钢复合板界面结合质量的影响,阐述了钛/钢复合板的应用现状,指出了钛/钢复合板面临的主要问题及未来的重点研究方向。      

微波烧结温度对CNTs/Cu复合材料结构和性能的影响

结合液相混合方法、微波烧结技术和冷轧技术制备碳纳米管增强铜基（carbon nanotubes reinforced copper-matrix,CNTs/Cu）复合材料,研究不同烧结温度对于CNTs/Cu复合材料微观形貌、力学性能及物理性能的影响。结果表明,采用液相混合法制备出粒径为200~500 nm、碳纳米管质量分数为0.5%的CNTs/Cu复合粉体,碳纳米管均匀分散在铜颗粒中,并与之形成良好结合界面。CNTs/Cu复合材料的相对密度、硬度、电导率随着烧结温度的升高先增大后减小,在烧结温度为1000℃时达到最佳。制备的碳纳米管质量分数为0.5%的CNTs/Cu复合材料组织均匀、孔隙数量及尺寸较少,相对密度为95.79%,硬度为HV 80.9,电导率为81.8% IACS。经冷轧处理后,CNTs/Cu复合材料拉伸强度达到218 MPa,延伸率保持37.75%。由此可见,微波烧结技术是一种制备高性能CNTs/Cu复合材料的理想方法。     

铜铝双金属管连续衬拉复合成形的研究

采用连续衬拉复合工艺线路对铜铝双金属管成形规律进行研究 ,全面探讨了变形量和后序的热处理工艺对界面强度的影响 ,以及在成形过程中组元金属的变形规律。界面强度受变形量及热处理工艺影响较大 ,且组元金属存在不均匀变形规律 ,这为合理制订铜铝双金属管拉伸复合工艺提供了依据。     

钨钼复合双金属界面研究

采用粉末冶金法制备了钨钼复合双金属靶材,研究了不同工艺参数下复合材料的界面组织和结构。试验结果表明,控制适当工艺参数可以获得结合良好的平直界面。钨钼复合双金属界面结合形式主要为扩散结合,烧结温度和保持时间对复合材料结合界面结构均有明显影响。本文还讨论了钨钼复合双金属界面的缺陷及产生机理。