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铜铝复合板铸轧工艺优化及实验分析

材料导报 2019年第10期33卷 1706-1711页

作者：田捍卫王爱琴谢敬佩苌清华刘帅洋河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心洛阳471023

本工作以水平式双辊铸轧机为研究对象,基于ANSYS Workbench平台的Fluent模块,用层流模型、凝固和融化模型处理,并用JMatPro软件获取1050Al的热物性参数,建立了铜铝复合板带铸轧过程的二维稳态有限体积模型。用正交模拟法研究了走坯速度... 详细信息

本工作以水平式双辊铸轧机为研究对象,基于ANSYS Workbench平台的Fluent模块,用层流模型、凝固和融化模型处理,并用JMatPro软件获取1050Al的热物性参数,建立了铜铝复合板带铸轧过程的二维稳态有限体积模型。用正交模拟法研究了走坯速度、铝液浇注温度、铸轧区长度和铜带预热温度对铝液液相率分布的影响,并分析了速度迹线和温度场的分布规律。结果表明,铝液凝固受铸轧区长度和走坯速度影响较大,整体温度分布主要受铜带预热温度影响,并得出正交模拟参数优化范围为:走坯速度0.5～1.5 m·min^(-1)、浇注温度963～1 023 K、铸轧区长度65～80 mm、铜带预热温度300～673 K。选择走坯速度0.5 m·min^(-1)、浇注温度973 K、铸轧区长度80 mm、铜带预热温度300 K、铜带初始厚度2 mm进行铸轧实验,该铸轧工艺条件下铜铝复合板界面冶金结合状态良好,通过线扫描和能谱分析确定了金属间化合物Al_2Cu的存在。

关键词：铜铝复合板铸轧工艺数值模拟正交分析凝固点

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铜铝复合板的拉深变形行为

材料热处理学报 2021年第6期42卷 22-28页

作者：刘哲王爱琴谢敬佩陈瑶王项河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023 洛阳铜一金属材料发展有限公司河南洛阳471023

对轧制态及退火态铜铝复合板进行了室温拉伸试验,得到了其不同变形速度下的强度和塑性性能数据,计算了其不同变形速度下的应变硬化指数n值,以得到其优化的拉深速度。分别在无润滑、20号机油润滑以及聚丙烯薄膜润滑3种条件下对两种状态... 详细信息

对轧制态及退火态铜铝复合板进行了室温拉伸试验,得到了其不同变形速度下的强度和塑性性能数据,计算了其不同变形速度下的应变硬化指数n值,以得到其优化的拉深速度。分别在无润滑、20号机油润滑以及聚丙烯薄膜润滑3种条件下对两种状态的铜铝复合板进行拉深试验,测量变形后的极限拱顶高度H,观察分析缺陷位置以及界面层演变规律。结果表明,经300℃×2 h退火处理后的铜铝复合板在拉深速度为7 mm/min时的拉深成形性能更优,聚丙烯薄膜润滑可以大大提高板料的拉深成形性能。

关键词：铜铝复合板界面层拉深变形极限拱顶高度

铜铝复合板等通道转角挤压模具设计及数值模拟

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锻压技术 2021年第1期46卷 136-141页

作者：张智敏潘健怡陈宇星李锦浩邝先霖华南理工大学广州学院机械工程学院广东广州510800

为了深入研究通过挤压成形制备铜铝复合板的工艺方法,利用等通道转角挤压(ECAP)方法工艺与设备简单的优点,设计了一套可拆卸、可更换模具转角的实验模具方案。利用HyperXtrude对铜铝复合板的等通道转角挤压过程进行数值模拟,分别选取模... 详细信息

为了深入研究通过挤压成形制备铜铝复合板的工艺方法,利用等通道转角挤压(ECAP)方法工艺与设备简单的优点,设计了一套可拆卸、可更换模具转角的实验模具方案。利用HyperXtrude对铜铝复合板的等通道转角挤压过程进行数值模拟,分别选取模具转角为0°,15°,30°,45°和60°的5组方案进行了模拟与分析,对铜铝复合板在等通道转角挤压过程中的压力、应力场张量、速度场分布进行了探讨。结果表明:转角从0°变化至60°,压力从186.1 MPa下降至141.5 MPa;当转角为45°时,金属流动速度最为均匀。

关键词：铜铝复合板等通道转角挤压模具压力速度场

退火温度对铜铝复合板界面相演化及性能的影响

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金属热处理 2022年第10期47卷 113-119页

作者：郑伟波骆宗安王明坤谢广明王宇豪索井港东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

采用冷轧复合法制备铜铝复合板,研究退火温度对复合界面金属间化合物的演化及性能的影响。利用电子探针(EPMA)观察复合界面结构,结合EDS、XRD分析界面物相成分,通过剥离测试和室温拉伸试验表征复合板的结合性能。结果表明,随着退火温度... 详细信息

采用冷轧复合法制备铜铝复合板,研究退火温度对复合界面金属间化合物的演化及性能的影响。利用电子探针(EPMA)观察复合界面结构,结合EDS、XRD分析界面物相成分,通过剥离测试和室温拉伸试验表征复合板的结合性能。结果表明,随着退火温度的升高,复合界面扩散层增厚,依次生成CuAl_(2)、Cu_(9)Al_(4)和CuAl 3种金属间化合物。CuAl_(2)和CuAl相的生成破坏了界面结合,导致剥离强度显著下降。在300℃及以上温度退火时,复合板发生回复和再结晶软化,其整体拉伸性能优异。综合考虑拉伸性能及剥离强度,冷轧复合法制备铜铝复合板的最佳退火温度为300℃。

关键词：铜铝复合板退火金属间化合物结合性能拉伸性能

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铜铝复合板界面相生长行为

材料热处理学报 2017年第11期38卷 28-33页

作者：吕世敬谢敬佩王爱琴毛志平刘帅洋田捍卫河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023 郑州大学物理工程学院河南郑州450001

采用铸轧法制备了铜铝复合板,利用SEM,EDS和XRD等分析手段研究了其在300~500℃热处理0.5~8 h下界面层的微观结构和物相成分,从扩散动力学和相变热力学角度探讨了界面相的形成和长大机制。结果表明:铸轧法生产的铜铝复合板界面为3层结构... 详细信息

采用铸轧法制备了铜铝复合板,利用SEM,EDS和XRD等分析手段研究了其在300~500℃热处理0.5~8 h下界面层的微观结构和物相成分,从扩散动力学和相变热力学角度探讨了界面相的形成和长大机制。结果表明:铸轧法生产的铜铝复合板界面为3层结构,从铜侧到铝侧依次为Al_4Cu_9层、AlCu层和Al_2Cu层;各界面层扩散系数与温度满足Arrhenius关系,Al_4Cu_9层、AlCu层、Al_2Cu层及整个界面层的生长激活能分别为119.789,94.986,89.259和102.084 k J/mol;在扩散动力学和相变热力学共同作用下,界面处Al_2Cu相最先生成,其次为Al_4Cu_9相,随后在两者之间生成AlCu相。

关键词：铜铝复合板界面相扩散动力学相变热力学

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铜铝复合板界面组织和性能研究

特种铸造及有色合金 2014年第2期34卷 198-200页

作者：路王珂谢敬佩王爱琴王文焱张银娣河南科技大学材料科学与工程学院

对固-液法制备的铜铝复合板进行不同工艺的轧制并进行300℃×4h退火处理,测定了复合板的抗拉强度、伸长率、界面剥离强度及电导率,利用金相显微镜和扫描电镜等分析了结合界面的组织形貌,研究了轧制及退火工艺对结合界面扩散层组织和复... 详细信息

对固-液法制备的铜铝复合板进行不同工艺的轧制并进行300℃×4h退火处理,测定了复合板的抗拉强度、伸长率、界面剥离强度及电导率,利用金相显微镜和扫描电镜等分析了结合界面的组织形貌,研究了轧制及退火工艺对结合界面扩散层组织和复合板性能的影响。结果表明,轧制后形成的CuAl2相降低了复合板的剥离强度和电导率,退火处理可促进结合界面原子互扩散形成Cu9Al4,改善复合板的性能,同时电导率也得以提高。

关键词：铜铝复合板结合界面剥离强度电导率

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铜铝复合板轧制油润滑性能实验研究

轻合金加工技术 2022年第7期50卷 24-29页

作者：葛成林孟二超孙建林黄瑛姜伟北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

以矿物油为基础油,以醇和酯为主添加剂,制备铜铝复合板轧制油,旨在通过工艺润滑改善铜铝复合板的表面质量。结合摩擦学实验和冷轧实验,通过激光共聚焦显微镜对轧后复合板表面、界面进行分析,研究轧制油的摩擦学行为和轧制润滑性能。结... 详细信息

以矿物油为基础油,以醇和酯为主添加剂,制备铜铝复合板轧制油,旨在通过工艺润滑改善铜铝复合板的表面质量。结合摩擦学实验和冷轧实验,通过激光共聚焦显微镜对轧后复合板表面、界面进行分析,研究轧制油的摩擦学行为和轧制润滑性能。结果表明:采用低黏度基础油与醇酯复合添加剂的轧制油表现出较佳的减摩性能,复合板的轧制厚度明显减薄,最小可轧厚度仅为0.136mm;进一步观察轧后表面形貌和铜铝界面发现,复合板表面的轧痕、粘着等缺陷明显减少,且铜铝变形更加协调,具有良好的润滑效果。

关键词：铜铝复合板轧制油冷轧润滑表界面形貌

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铜铝复合板材均热板的制造及其性能表征

铜铝复合板材均热板的制造及其性能表征

作者：段龙华华南理工大学

学位级别：硕士

为适应航空航天电子设备轻量化的要求以及越来越有限的空间,本文对比了传统单材质壳体均热板的优缺点,提出了一种轻量化铝铜复合板材均热板,该均热板能够有效的结合铝和铜质均热板的优点。实验结果表明,本文中的铜铝复合板材均热板不仅... 详细信息

为适应航空航天电子设备轻量化的要求以及越来越有限的空间,本文对比了传统单材质壳体均热板的优缺点,提出了一种轻量化铝铜复合板材均热板,该均热板能够有效的结合铝和铜质均热板的优点。实验结果表明,本文中的铜铝复合板材均热板不仅拥有优异的传热特性,同时做到了均热板的轻量化、低成本。本文的具体研究工作如下:(1)铜铝复合板材均热板制造工艺研究介绍了铜铝复合板材铸轧过程的原理,并测试复合板材的力学性能以及导热性能。制备了吸液芯,即内凹孔微沟槽吸液芯(Concave hole groove wick,CHGW)和烧结铜粉颗粒式吸液芯(Sintered copper powder wick,SCPW)。研究了铜铝复合板材均热板的加工工艺并确定了相关加工参数。(2)吸液芯毛细极限表征利用扫描电子显微镜观测吸液芯的微观形貌,并测量了实验均热板吸液芯的孔隙率和接触角。采用红外热成像法研究吸液芯毛细上升的速度、高度,建立基于毛细性能综合评估模型K/R,通过对比内凹孔阵列式微沟槽吸液芯和铜粉吸液芯的理论毛细极限,研究表面氧化腐蚀对吸液芯毛细性能的影响及其作用机理,验证微纳米粒子对吸液芯毛细性能的强化作用。(3)铜铝复合板材均热板热学特性表征制备铜粉烧结吸液芯均热板,研究了SCPW均热板的启动性能、稳态热阻和温度场分布,并分析了工作角度和冷却功率对其性能的影响。研究表明:SCPW均热板具有优异的启动性能和抗重力性能。(4)基于铜粉烧结吸液芯的铜铝复合板材均热板的参数优化建立均热板热阻模型;探索铜粉目数、吸液芯厚度、支撑柱间距、灌注量和混合工质灌注比例等结构和工艺参数对SCPW均热板传热特性的影响。

关键词：铜铝复合板均热板吸液芯毛细特性传热特性

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铜铝复合板渐进成形零件质量及成形力研究

铜铝复合板渐进成形零件质量及成形力研究

作者：李国豪武汉理工大学

学位级别：硕士

板料数控渐进成形是一种先进的板料无模成形技术,因其生产成本低、制造周期短的特点,非常适用于各类板料零件的设计和试制阶段。铜铝复合板作为一种复合材料,兼具铜的高导电、高导热、耐腐蚀和铝的质轻、价廉、资源丰富等优点,广泛地应... 详细信息

板料数控渐进成形是一种先进的板料无模成形技术,因其生产成本低、制造周期短的特点,非常适用于各类板料零件的设计和试制阶段。铜铝复合板作为一种复合材料,兼具铜的高导电、高导热、耐腐蚀和铝的质轻、价廉、资源丰富等优点,广泛地应用于电力系统、机械工业、生活用品等领域。但目前对铜铝复合板的渐进成形过程缺乏深入研究,所以本文以铜铝复合板为对象,通过实验研究了板料数控渐进成形工艺下铜铝复合板的成形特征;针对铜铝复合板渐进成形过程在ABAQUS中建立了有效的有限元模型,分析了铜铝复合板单道次渐进成形力与多道次渐进成形力的特点。论文研究内容及结论如下:(1)通过实验研究了不同工艺参数下铜铝复合板的渐进成形性能、零件表面质量、异种金属界面以及壁厚分布。研究发现:增大工具头直径、减小轴向进给量和进给速度均能小幅度提高板料的渐进成形性能;轴向进给量、成形角和工具头直径等对零件加工面的表面质量有较大影响,而非加工面的表面质量仅受成形角的影响较大;渐进成形前后,板料的铜层和铝层界面未发生较大变化;不同成形角零件的壁厚实测值均小于正弦定律的计算值,以铜为加工面的零件的铜层厚度小于以铝为加工面的零件。(2)在ABAQUS中分别使用整体和分层的方法定义了板料属性,建立了铜铝复合板渐进成形有限元模型。研究发现:两种方法建立的有限元模型均能准确地模拟板料的成形过程,但分层定义板料属性时,计算时间过长。(3)研究了单道次渐进成形过程中不同工艺参数对各方向成形力的影响,对比了三种成形力预测值的精度,重新拟合了预测成形力的经验公式。研究发现:随着轴向进给量、工具头直径和成形角的增大,轴向和径向成形力增大;仅轴向进给量对切向成形力有较大影响;有限元方法对成形力的预测值与实测值较符合,而基于纯剪切作用的理论公式和经验公式存在较大误差,重新拟合后得到的经验公式能够准确地预测成形力。(4)分析了多道次渐进成形力的特征,利用ABAQUS研究了不同多道次成形路径下,渐进成形零件的壁厚分布以及成形力特点。研究发现:板料经一道次渐进成形后,因零件壁厚分布不均、力学性质变化等原因,使得多道次渐进成形的受力情况更加复杂;合适的成形路径不仅能够优化零件的壁厚分布情况,而且还能降低总成形力的最大值。

关键词：铜铝复合板渐进成形成形质量有限元成形力