界面对铜/铝异步轧制层状复合材料组织与性能的影响（英文）

利用异步轧制复合技术和退火工业制备铜/铝层状复合材料,利用扫描电子显微镜观察界面微观组织和拉伸断口形貌,进行剥离和拉伸实验研究界面的力学性能。结果表明,热处理过程促进了界面层的形成,而较高的退火温度破坏了界面结合。层状复合材料的拉伸性能介于两组元金属之间。经340℃退火后,铜基体的延伸性能与铝基体接近,并且界面开裂程度较低。在拉伸过程中,两金属基体延伸率不同,导致界面发生内部断裂。界面作为铜、铝之间的过渡层,在强化复合材料方面起到重要作用。     

退火温度对铸轧成形宽幅层状铜-铝复合板界面组织及力学性能的影响

采用铸轧法获得宽幅层状铜-铝复合板,并研究了不同退火温度对铜-铝复合板界面组织和力学性能影响,探讨了界面金属间化合物作用机理,结果表明:退火温度越高,界面扩散越明显,金属间化合物越多;铜基体界面处率先生成Cu_9Al_4,铝基体界面处率先生成CuAl_2,随着铜、铝元素扩散会有CuAl生成;界面层硬度高于其它位置,由于基体软化和金属间化合物的共同作用;300℃退火铜-铝复合板界面组织和力学能性能最佳,扩散层厚度13.63μm左右,抗拉强度101.9 MPa,伸长率32.0%。     

Cu/Al/Cu层状金属复合材料电子束焊接接头特征

研究了Cu/Al/Cu层状金属复合材料的电子束焊,对焊接接头的表面成形、微观组织、力学性能进行分析。结果表明,采用电子束焊可以实现Cu/Al/Cu层状金属复合材料的有效连接。不同金属层焊缝宽度明显不同,铝层焊缝宽度最大,且铝层金属大量进入顶部和底部的铜层焊缝中。各层母材和焊缝界面均出现了IMCs层,铝层主要是Al2Cu,铜层则主要是AlCu,Al2Cu。在焊缝中心生成大量的块状Al2Cu,均匀分布在α-Al和Al2Cu组成的共晶组织基体中。接头抗拉强度为44 MPa,断口呈现明显的脆性断裂特征,拉伸断裂位置于显微硬度最高的焊缝中心区。 创新点： (1)采用Cu/Al/Cu层状金属复合材料代替纯铜在工业领域的应用。 (2)采用电子束焊接技术实现Cu/Al/Cu三明治结构层状金属复合材料的焊接。     

退火温度对铜铝复合板界面相演化及性能的影响

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CuAl₂、Cu₉Al₄和CuAl 3种金属间化合物。CuAl₂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 ℃。     

铜/铝层状复合材料结合机理与界面反应研究进展

对铜/铝层状复合材料的固相结合机理及扩散退火过程中界面金属间化合物的形成和生长规律的研究进展进行论述,并提出该材料今后的发展趋势.     

喷涂法制Mo丝增强NiAl单层复合材料的研究

采用等离子喷涂工艺，制备了Mo丝增强的NiAl基单层复合材料。系统地研究了该复合材料的显微组织，Mo丝／NiAl界面的结合特性以及在不同热处理状态下复合材料的界面行为。研究表明：制备态单层复合材料的基体由强烈变形（扁平化）和高速结晶的NiAl熔滴颗粒形成的层状结构构成，颗粒间有较多的分界面，Mo丝／基体的界面结合强度不高，其结合为非冶金结合。800℃，3h退火后，Mo丝／基体界面的结合情况得到改善，复合材料的性能提高。更高温长时处理后，基体元素Ni在Mo丝中形成扩散层，在界面处基体一侧和基体中结晶的熔滴颗粒分界面处的铝的氧化物层明显增厚。     

退火温度对铜/铝复合薄带组织和拉伸性能的影响（英文）

研究退火温度对铜/铝(Cu/Al)复合薄带的组织和拉伸性能的影响以提高材料的力学性能。使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射仪(EBSD)观察和分析界面层的变化、界面元素的扩散以及Cu和Al各基体的显微组织演变。通过静态单轴拉伸试验研究Cu/Al复合薄带的拉伸性能。结果表明,Cu/Al基体在退火过程中发生再结晶,在400℃退火后Al基体晶粒生长成粗大晶粒。扩散层厚度随着退火温度的升高而增加,500℃退火后扩散层厚度达到12μm。原始典型轧制织构经退火处理后转变为典型退火织构成分{001}<100>和{001}<110>。一般来说,退火处理降低了材料的抗拉强度,提高了材料的整体塑性,扩散层在传递拉应力方面起着显著作用。     

退火温度对连铸-轧制成形铜包铝复合扁排组织与性能的影响

研究退火温度对连铸-轧制成形铜包铝复合扁排组织、界面结构与结合强度、力学性能以及电学性能的影响。结果表明:铜包覆层在300℃开始再结晶,400℃时再结晶完成;芯部铝靠近铜包覆层的剧烈变形区在200℃完成再结晶;而在中心部位,粗晶区在250℃时已开始再结晶,400℃时再结晶完成。铜包铝复合扁排的抗拉强度和伸长率在300℃以下退火时变化较小,在300℃以上退火时变化显著。随着退火温度的增加,界面结合强度先增大后减少。在250℃及以下温度退火时,界面处无明显金属间化合物相生成,因此,在此温度范围内,界面结合强度随着退火温度的升高而升高;退火温度在300~400℃时,界面处有金属间化合物相生成,且随温度升高,界面厚度由约1μm增大到约4μm,界面结合强度由54.0 MPa逐渐降低到25.8 MPa。铜包铝复合扁排的电阻率主要受基体金属组织状态的影响,随着退火温度的升高,铜包铝扁排的电阻率逐渐降低;在本实验条件下,当界面处金属间化合物层的厚度不大于4μm时,金属间化合物层对电阻率的影响不明显。     

热压法制备镁铝复合板的层界面组织与性能研究

在大气环境下采用两种镁铝共晶合金粉末作为中间层(钎料),分别在460、480℃下施加30 MPa压力,制备了AZ31/Al层状复合材料.采用粘接拉伸试验测试了连接件界面的结合强度.结果表明:镁合金基体与铝基体都与中问层发生了扩散,形成了冶金结合;连接界面呈明显的层状结构,其抗拉强度达24 MPa.     

SiC颗粒表面修饰对铜基复合材料性能的影响

采用粉末冶金结合化学沉积工艺制备SiC颗粒增强铜基复合材料。研究在SiC颗粒表面修饰不同金属（铜、镍）对复合材料界面结合状况的作用,并比较两种金属涂层各自对材料性能的影响。结果表明：SiC颗粒经表面修饰铜、镍后,复合材料界面结合紧密,界面结合强度提高,在基体和增强颗粒之间可以有效传递载荷,使得复合材料的相对密度、宏观硬度和力学性能获得提高。由于基体铜和镍镀层之间可以相互扩散,形成连续固溶层,从而使复合材料力学性能提升更为显著,但是由于在修饰镍过程中引入少量镍磷化合物夹杂,所以材料的导电、导热性能没有获得明显改善。     

Deformation behavior and crack propagation on interface of Al/Cu laminated composites in uniaxial tensile test

The microstructural characterization and uniaxial tensile tests of Al/Cu laminated composites were taken to investigate the interface effect and fracture process of the composites.The electron microscopic graphs before and after tensile test were used to evaluate the fracture behavior.Experimental results show that the fracture surfaces of laminated composites mainly present brittle failure characteristics,accompanied with several dimples on the matrixes and a few tearing on the interface.Cracks generally initiate from the interfacial interlayer and variously propagate depending on the interfacial bonding.It is found that Cu/Al interface with enhanced bonding strength generally hinders the propagation of interlayer cracks,while the interface with weak bonding delaminates by the cracks propagation through the interfacial defects.The additional shear stress on the interface between Cu and Al layers due to their different tensile ductilities aggravates the interfacial propagation of cracks.The local plastic deformation of individual matrix layer then occurs after cracks coalesce and failure in the interface.Therefore,the strong bonding interface and matching properties between individual matrix layers are required to improve the fracture performance of Al/Cu laminated composites.     

扩散退火和热轧温度对钛铜界面结合强度的影响

对热挤压的钛铜复合棒进行扩散处理,研究扩散退火温度及保温时间对界面结合强度的影响,并通过测试Ti和Cu在高温下的拉伸性能来选择较为合适的热轧温度。结果表明:扩散退火可有效促进界面处金属原子的扩散和增强结合强度,当扩散退火在780～800 ℃/30 min时复合界面的结合强度最高;钛铜复合棒热轧温度应选择780 ℃较为合适,此时Ti、Cu的强度和塑性指标相近,利于热轧时的均匀变形;钛铜复合棒的热轧结合机理可用N.Bay理论、热作用机制及位错学说进行解释。     

SiCP颗粒增强Al基复合材料的瞬间液相连接

采用Ni箔和Cu/Ni/Cu多层箔作中间层在923K进行了SiC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相连接。研究表明,无压连接时,接头强度随保温时间延长有所增高,但界面处会存在纯金属（无增强颗粒）区域和氧化物夹杂,是导致接头强度不高的主要原因。加压TLP连接则能有效改善界面组织和接头性能。采用Cu/Ni/Cu多层箔作中间层加压连接时接头强度可达189．6MPa,约为母材强度的85％。本文对压力的作用和复合材料TLP连接界面特性进行了讨论。     

Q345R板材表面冷喷涂Al-Zn涂层的组织及性能研究

目的 研究添加元素Zn含量的变化对涂层的显微组织、孔隙率、硬度及涂层-基体间界面结合强度等的影响规律.方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备性能优良的纯Al和Al-Zn复合涂层,通过扫描电子显微镜对涂层的形貌进行分析,通过维氏显微硬度计对涂层的力学性能进行表征,并揭示涂层与基体间的界面结合机理.结果 冷喷涂纯Al和Al-Zn复合涂层与Q345R钢基体的结合良好,界面处无明显的孔洞及裂纹.随着Zn含量的增加,复合涂层的致密度、硬度逐渐提高;纯Al和Al-20wt.％Zn复合涂层的界面结合强度相当,且失效断裂形式为典型的界面粘结断裂.随着添加元素Zn含量的增加,涂层与基体间的界面结合强度逐渐增大,Al-40wt.％Zn涂层的结合强度为35 MPa,且断裂方式由界面粘着断裂转变为以界面粘着断裂为主、涂层内部粘聚断裂为辅的复合失效模式.结论 以低温固态沉积为特点的冷喷涂技术可有效避免氧化、相变、热裂等高温导致的不利影响,在沉积过程中,随着添加元素Zn含量的增加,对涂层的夯实作用不断加强,提高了涂层的致密性,从而使涂层的力学性能得到改善.     

Asymmetry in interface and bending property of Al/Cu/Al bimetallic laminates

This work was aimed to study the interfacial microstructures and three-point bending properties of Al/Cu/Al bimetallic laminates produced by the asymmetrical roll bonding and annealing. It is found that the microstructure and bonding strength of the Al/Cu interface are different with those of the Cu/Al interface. The interfacial microstructure of Cu/Al interface is improved due to the large interfacial plastic deformation caused by the different rotation speeds of roll in the asymmetrical roll bonding process. The bonding strength between Al and Cu layer can be enhanced by the moderate atomic diffusion, but is dramatically depressed by the formation of intermetallic compounds in the interface.The bending strength of bimetallic laminates is enhanced when the Cu/Al interface is loaded in tension because of the improvement of stress transition and damping by the Cu/Al interface during the three-point bending deformation. The bending fracture reveals that the interfacial cracks can be inhibited from the restricted stress concentration in the improved Cu/Al interface.     

退火对TA1/5052爆炸复合板界面组织与性能的影响

将TA1/5052爆炸焊接复合板在350、400及450 ℃分别保温1、3、6、9 h退火,对退火前后复合板组织和性能进行分析。结果表明:随退火温度升高,原子扩散加剧,界面形成的扩散层逐渐变厚;退火过程中铝易于向钛侧扩散,白色亮带和柯肯达尔孔洞主要位于靠近界面的5052铝合金侧;退火前界面处物相组成为α-Ti、α-Al、TiAl₃,经350、400 ℃退火3 h及450 ℃退火1、3、6、9 h后,物相组成不变。经不同温度退火后,复合板界面抗拉强度低于退火前,而断面收缩率和伸长率明显高于退火前。拉伸断口分析表明,复合板TA1侧为以脆性断裂为主、韧性断裂为辅的韧脆混合断裂,5052侧为韧性断裂;复合板在350 ℃退火时界面剪切强度和剥离强度最大,较爆炸态分别增加8.24%和45.68%,随退火温度升高,界面剪切强度和剥离强度降低。退火前后界面结合区硬度均高于基复板两侧硬度,且随离界面距离增加,硬度逐渐降低直至降至钛铝两侧母材硬度。退火后界面结合区硬度明显低于爆炸态硬度。     

高强铜/钢双金属复合导板的界面结合机制

采用液态铜与钢复合、液态钢与铜复合两种方案制取了高强铜/钢双金属复合导板。对高强铜/钢双金属复合导板的界面处显微组织、元素分布进行了分析。结果表明,两种复合方式均可使高强铜/钢实现良好的冶金结合;在高强铜/钢双金属的复合过程中,原子优先沿金属表面扩散和晶间渗透,晶界是扩散的主要通道;高强铜/钢双金属界面结合主要通过表面润湿铺展和原子扩散导致富Fe和富Cu区形成Fe-Cu合金相等作用来共同实现。     

Low Temperature Diffusion Bonding of Ti-6Al-4V to Oxygen Free Copper with High Bonding Strength Using Pure Ag Interlayer

在低温下,利用Ag箔作中间层对Ti-6Al-4V钛合金（TC4）和无氧铜（OFC）进行了扩散焊接。结果表明Ag箔中间层阻止了Ti-Cu金属间化合物的生成,改善了TC4/OFC焊接接头的界面组织结构和焊接强度。同时,Ag箔中间层的添加也降低了TC4/OFC接头的焊接温度。焊接界面从TC4侧到OFC侧依次是TC4基体,AgTi金属间化合物,Ag中间层,Ag-Cu固溶体和OFC基体。在工艺条件：T=700 ℃,P=10 MPa,t=60 min下,TC4/Ag/OFC焊接接头的抗拉强度为150 MPa,其值高于直接焊接时的抗拉强度。焊接接头断裂发生在Ag/OFC界面,并且呈韧性断裂。我们可以推测AgTi化合物的韧性性能优于Ag-Cu固溶体。     

钛/铜中间层/钢扩散焊复合管界面组织与性能

以铜箔为中间层,采用拉拔—内压扩散法制备钛/钢复合管.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X-光衍射仪和能谱仪对界面组织、断口形貌和成分进行分析,通过剪切试验测定界面的结合强度.结果表明,以铜箔作中间层,拉拔—内压扩散法实现了钛/钢的冶金结合;在钛/铜界面处发生了明显的原子扩散,并形成不同的扩散层;随着扩散温度和时间的增加扩散层的厚度逐渐增加;中间层的加入阻止了固相扩散中钛铁、钛碳脆性化合物生成;钛/钢界面的抗剪强度随着扩散温度的升高先增加后降低,铜层的加入使抗剪强度明显提高,最高可达310 MPa.     

铝基厚梯度热障涂层制备工艺及性能研究

采用单一等离子喷涂法和超音速火焰喷涂与等离子喷涂复合喷涂法在铝质LY12基体上制蔷了总厚度分别为0.6mm、10mm和2．0mm的梯度热障涂层，并对基体界面处的涂层显微结构特征进行了金相组织和扫描电镜(SEM)观察，试验结果表明，采用复合喷涂法制备的2mm厚梯度热障涂层其抗拉强度得到显著提高．达到36MPa．其主要原因是采甩JP5000喷涂粘结底层很好的改善了铝基体与游层之间的界面结合强度。基体界面结合强度高低与两者的紧密接触程度有关。