异步轧制铜/铝复合板界面结合强度研究

对不同异步速比条件下铜/铝复合板界面结合强度和剥离形貌进行了研究,分析了轧制变形区界面正应力、剪切应力以及等效应变对复合板结合强度的影响机制。结果表明:随异步速比的增加,铜/铝复合板界面的剥离强度先增大后减小,且在异步速比为1. 15时达到最大值34. 2 N·mm-1。从剥离形貌来看,异步速比为1. 15时复合板剥离界面上黏着的铝脊数量和面积达到最大,且异步速比大于1. 15时,剥离面黏着的铝屑明显增加。模拟结果分析发现:随着异步速比的增加,界面处的等效应变和剪切应力均逐渐增大,可有效促进金属间的结合效果。当异步速比大于1. 15时,轧制变形区出口侧的剪切应力急剧上升,对结合界面造成一定的破坏作用,因此复合板的剥离强度随异步速比的增加,呈先上升后迅速下降的变化趋势。     

界面对铜/铝异步轧制层状复合材料组织与性能的影响

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。     

退火温度对异步轧制铜/铝复合板界面组织及力学性能的影响

研究退火温度对异步轧制法制备的铜/铝复合板界面组织及力学性能的影响,采用SEM观察界面组织形貌,结合EDX、XRD分析界面物相成分,采用显微硬度和室温拉伸实验表征复合板的力学性能。结果表明,异步轧制法制备的铜/铝复合板界面形变储能较高,退火温度为400℃时界面扩散明显;随着退火温度的升高,复合界面先后生成金属间化合物CuAl2、Cu9Al4、CuAl相,界面撕裂位置位于金属间化合物之间;界面层的显微硬度比基体的高,这是因为受到硬脆性化合物和高温软化的共同影响;退火温度越高,复合板抗拉强度越低,断裂伸长率越大。研究表明,异步轧制法制备的铜/铝复合板最佳退火温度为400℃。     

铜/铝/铜复合板异步轧制变形行为有限元分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了铜/铝/铜复合板异步轧制成形弹塑性有限元模型,将有限元模型仿真结果同实际轧制实验结果进行对比,证明有限元模型的准确性。通过对异步轧制变形区进行分析和研究发现,在相同条件下,与同步轧制相比,异步轧制可以有效地减小轧制正应力,并增大后滑区摩擦应力;异步轧制搓轧区可以促进复合板结合界面的金属流动,在其他轧制条件相同的情况下,压下率越大,搓轧区越小,异步速比越大,搓轧区越大;靠近快速辊一侧结合界面铜板的等效应变要大于靠近慢速辊一侧结合界面铜板的等效应变,中间铝板的等效应变大于两侧铜板。随着异步速比的增大,复合板结合界面上两种金属的等效应变的差距逐渐缩小,变形将会更加协调,有利于增强复合板的结合强度。整体研究对铜铝复合板制备工艺的优化提供了理论依据。     

铜/铝冷轧复合薄带热处理工艺及界面组织和性能研究

利用万能材料试验机、金相显微镜、X射线衍射仪和电子探针等仪器,研究了铜/铝/铜冷轧三层复合薄带的热处理工艺对薄带的界面组织和性能的影响。结果表明,随退火温度升高或保温时间的延长,复合带强度降低,塑性增强;退火后复合带界面宽度为1.5~6.5μm,410℃/10 min退火时复合带有最佳的力学性能;界面共有3层结构,有5种脆性化合物相生成,分别是Cu9Al4、Cu4Al3、Cu3Al2、CuAl、CuAl2等,其尺寸数量级为10-4~10-8mm2;在形态上,Cu9Al4、Cu4Al3、Cu3Al2呈多边形块状,内有许多平行板条,CuAl2相呈椭圆状,CuAl呈弥散颗粒状。     

铜铝固相轧制复合的界面组成

用金相、Ｘ光、电子探针和透射电镜等方法对铜铝冷轧固相复合烧结后界面组成的形貌与结构进行了研究。确认存在γ_２、δ、ζ_２、η_２、θ等五种中间相，尺寸分别在１０~（－４）、１０~（－５）、１０~（－５）、１０~（－９）和１０~（－７）ｍｍ~２量级；在形态上γ_２、σ、ζ_２均呈多边形块状，只是前者较后者为大，且γ_２内有许多平行板条，θ相近似卵形，η_２为弥散颗粒、迹象表明分布具织构向，η_２的织构可能是（１００）［０１１］。     

铜/铝/铜轧制复合板的退火工艺研究

研究了低温长时间和高温短时两种退火工艺对铜／铝／铜轧制复合板的成型性能及界面结合强度的影响,讨论了退火强化现象没有出现的原因。结果表明,退火处理不能提高铜／铝／铜轧制复合板的结合强度,只能改善复合板的成型性能。铜／铝轧制复合板宜采用高温短时退火制度,退火温度选择580～625℃,时间控制在10min以内,此工艺得到的铜／铝轧制复合板综合性能最佳。     

异步轧制速比对3%硅钢织构转变的影响

采用不同的速比对取向硅钢进行异步冷轧,并在常规的生产条件下进行退火,研究速经对织构转变的影响。结果表明;速比对冷轧样品的表面及靠近快速辊侧的区域影响较小,但对心部的影响较大;速比的增加有利于样品两侧亚表层及心部织构组态的改善;     

Si对异步轧制Cu/Al-Si复合板界面组织及性能影响

在异步速比为1.7的异步轧制工艺下冷轧制备Cu/Al-Si复合板,不同Si含量的Cu/Al-Si复合板在400℃退火30 min后界面获得均匀厚度的金属间化合物。利用OM、SEM、EPMA、XRD、拉伸试验机等设备分析发现:复合板金属间化合物的厚度在Si含量为8.66%时最大;随着Si含量的增加,复合板的抗拉强度增大,延伸率、剥离强度减小,在Si含量为4.84%时综合拉伸性能最好,抗拉强度和延伸率分别为188.63 MPa、39.1%;Cu侧的拉伸断口形貌主要呈山脊状,Al-Si合金侧中心区域出现韧窝,韧窝数量随Si含量增加而增加。     

三层铝/铝/钢轧制复合变形行为及力学性能

采用"热轧+冷轧"复合制备4343/4A60两层Al/Al合金带,采用"冷轧+轧后退火"制备4343/4A60/08Al钢三层铝/铝/钢复合带材。利用金相、扫描、能谱观察分析组织变化及界面元素的扩散,采用拉伸实验和杯突实验测定复合带材的力学性能。结果表明,铝/铝包覆率与压下量无关,铝/钢的包覆率随压下量的增加呈先降低后保持不变的规律。冷轧后退火可使铝/钢复合材料的硬度和强度降低、塑性增加、杯突值增加,综合性能得到改善。     

波纹辊和平辊轧制Ti/Cu/Ti层压复合材料的显微组织与力学性能（英文）

采用波纹辊和平辊轧制方法制备钛/铜/钛(Ti/Cu/Ti)层压复合板材料。通过扫描电镜、数值模拟、剥离和拉伸实验等方法研究层压复合板的显微组织和力学性能,对比分析波纹辊和平辊轧制效果。结果表明：波纹辊和平辊轧制的层压复合板在Ti层和Cu层界面处表现出不同的有效塑性应变分布。波纹辊轧制的层压复合板中,Ti层具有再结晶织构、棱柱面织构和棱锥面织构,Cu层形成高斯织构和剪切织构;而平辊轧制的层压复合板中,Ti层和Cu层均具有典型的变形织构。波纹辊轧制的层压复合板材料具有较高的结合强度、抗拉强度和延展性。     

Al2O3p/Al复合材料中颗粒粒径与形态对组织和性能的影响

选用 5 .0和 0 .15 μm两种粒径的Al2 O3 颗粒 ,制备了Al2 O3 体积分数为 40 %的铝基复合材料。利用透射电镜对两种复合材料拉伸前后的组织进行观察 ,结果表明 :5 μm尖角形Al2 O3 颗粒增强复合材料的铸态组织中存在高密度的位错 ,这主要是由于热错配应力引起的 ;0 .15 μm椭球形Al2 O3 颗粒增强复合材料的铸态组织中几乎观察不到位错 ,这与颗粒细小且为等轴状、分布弥散、界面附近应力分布均匀等因素有关。对拉伸断口附近显微组织的观察表明 ,前者基体中位错进一步增殖 ,后者则存在明显的位错环。室温拉伸结果表明亚微米Al2 O3p/Al复合材料中的这种微观组织有利于材料强度和塑性的提高     

Interfacial microstructure of 20% SO2/Al matrix composites reinforced with in situ formation ceramic phases

Al matrix composites reinforced with in situ ceramic phases by adding 20% SiO2 were fabricated by powder metallurgy process.The interfacial microstructure of the composites was studied by means of SEM and HREM.It was shown that the ceramic phases mainly composed of spinel MgAl2O4 are formed in situ in the original SiO2 particle and the size of small MgAl2O4 crystallites is about dozens of nanometers,which can adjacent to Al and Si.MgO could not found in original SiO2 particle but a little in matrix and may exist with Si,Mg2Si and Al.Si is mostly distributed in matrix and forms some segregation zones.The size of Mg2Si is about 50-100nm and can usually be seen in the matrix.     

添加Cu对SiCp/Al-Si复合材料组织与性能的影响

利用X射线衍射仪、扫描电镜、电子天平、力学性能试验机等研究了Cu元素含量对粉末冶金法制备的SiC_p/Al-Si复合材料组织与性能的影响。结果表明:添加Cu元素后,材料的致密度、硬度、抗拉强度及耐摩擦磨损性能都获得了较大的提高,且强度在Cu含量为4%(质量分数)时达到最大值。由于在基体中以铜粉的形式添加Cu元素时,较低温度下即可在Al-Cu边界通过互扩散形成液相,从而填充基体及界面处的缝隙、孔洞等缺陷;并且在压坯快速冷却到室温的过程中,生成的α-Al和Al₂Cu相均对材料有强化作用,使得复合材料的综合力学性能获得提高。     

预热温度对三维五向Cf/Al复合材料微观组织及室温与高温力学性能的影响

以石墨纤维三维五向织物为增强体,铝合金ZL301为基体材料,采用真空辅助压力浸渗法制备了三维五向增强C_f/Al复合材料,研究了不同温度制备的复合材料微观组织特征和界面反应程度,测试了复合材料在室温和高温下的拉伸力学性能并分析了其断口形貌。结果表明：复合材料相对致密度随制备温度提高而增加,纤维局部偏聚现象也明显减少,与此同时,界面反应物Al₄C₃相随制备温度提高而显著增多,530℃到570℃复合材料室温拉伸极限强度随组织缺陷减少而增加,570℃到600℃复合材料室温极限拉伸强度随界面反应程度增大而显著降低;高温拉伸极限强度随制备温度提高而增加,适当提高界面反应程度有利于提高复合材料高温力学性能,高温拉伸中基体合金回复软化和界面结合强度弱化促进了复合材料断裂过程中的纤维拔出与界面滑移。     

Effect of coating thickness on microstructures and mechanical properties of C/Cu/Al composites

The different copper coatings with thickness varying from 0.3 lain to 1.5 lain were deposited on carbon fibers using either eleetroless plating or electroplating method. The coated fibers were chopped and composites were fabricated with melting aluminum at 700 ℃. The effect of the copper layer on the microstructure in the system was discussed. The results show that the copper layer has fully reacted with aluminum matrix, and the intermetallic compound CuAl2 forms through SEM observation and XRD, EDX analysis. The results of tensile tests indicate that composites fabricated using carbon fibers with 0.7-1.1 lain copper coating perform best and the composites turn to more brittle as the thickness of copper coating increases. The fracture surface observation exhibits good interface bonding and ductility of the matrix alloy when the thickness of copper coating is about 0.7-1.1 μm.     

玻璃陶瓷复合材料的制备、微结构和性能

采用电子陶瓷工艺制备了一系列玻璃/锶长石陶瓷复合材料,并对复合材料进行X射线衍射分析、扫描电镜观察和性能测试。结果表明:复合材料的介电常数、热膨胀系数和显微硬度随着锶长石含量的增加而增加,而介电损耗随锶长石含量的增加而减小。锶长石含量大于50%(质量分数)的复合材料中α石英和方石英的析出增加了材料的热膨胀系数,但对材料的介电性能影响不大。所制备的复合材料具有低的介电常数(5.2~5.8)、低的介电损耗(0.10%~0.25%)、低的热膨胀系数(4.4×10-6~6.2×10-6℃-1)和低的烧结温度(≤900℃),有望用于电子封装领域。     

热处理对金刚石/2024Al复合材料微观组织和热物理性能的影响

采用挤压铸造法制备粒径为5μm、体积分数为50%的金刚石/2024Al 复合材料。退火处理后对其金相组织界面反应、界面结合情况以及金刚石颗粒的内部缺陷进行观察与分析,并对其热物理性能进行测试与研究。结果表明,金刚石/2024Al 复合材料的组织致密,无明显的气孔、夹杂等缺陷;颗粒为不规则多边形,有棱角,分布比较均匀。透射电镜观察表明,部分金刚石颗粒内部有位错和层错存在,而2024Al 基体中的位错密度较大,金刚石/2024Al界面处有较多的界面反应物生成,可能为Al2Cu。复合材料在20~100°C温度区间内的平均热膨胀系数为8.5×10-6°C-1,退火处理的复合材料其热膨胀系数有一定程度的降低;随着温度的升高,复合材料的平均热膨胀系数也呈现增加的趋势。复合材料的热导率约为100 W/（m·K）,退火处理能够提高复合材料的热导率。     

深冷处理对冷轧铜合金组织与性能的影响

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、万能试验机及电阻率测试仪等研究了深冷处理(DCT)对冷轧Cu-1.34Ni-1.02Co-0.61Si合金组织和性能的影响。深冷处理使30%压下率冷轧合金显微组织细化和均匀化,并且随着深冷处理时间增加,细化和均匀化程度不断提高。深冷处理促使固溶Ni、Co和Si等原子不断从铜基体中析出,在合金晶粒内和晶界处形成尺寸为0.1～1μm之间的细小弥散球形和长条形第二相颗粒。冷轧前后合金的抗拉强度、电导率和延伸率均随着深冷处理时间延长而增加,并在约36 h后趋于稳定。深冷处理48 h后,冷轧前后合金的抗拉强度、电导率和延伸率分别增加了5.4%和4.4%、6.7%和8.0%、及13.2%和18.7%。冷轧后合金的抗拉强度高于冷轧前;而冷轧后的电导率和延伸率低于冷轧前,但差距均随着深冷处理时间增加而缩小。经深冷处理合金的拉伸断口韧窝的数量和深度比未经深冷处理合金大,且分布更加均匀。