铜包铝复合材料连铸充芯工艺

设计和制造成一台制备铜包铝的连铸充芯试验机,特点是,结晶器为水冷铜内衬石墨套;在高度方向上设置一高一低直径不同的加热器,下加热器与结晶器连接在试验机上.结果成功连铸充芯出芯部直径为24mm、外层厚度为8mm的铜包铝双金属复合棒.通过测试和分析此复合棒的宏观和微观复合断面、化学成分分布、复合界面的剪切强度,表明此连铸充芯试验机可以制备出复合良好的铜包铝双金属棒,并且发现铜铝结合层的强度高于芯部金属的结合强度.     

受压顶出充芯连铸成形技术的实验研究

在充芯连铸工艺原理的基础上,提出了制备外径为准12 mm,内径为准8 mm小尺寸铜包铝连铸复合坯的新工艺方法,即对铜液进行加压进而改善铜液冷却连铸成形的质量,成功制备了合格的铜包铝连铸复合坯。在现有的充芯连铸机上,自行设计了本实验装置,研究了Cu和Al的加热温度,Cu液充压的压力,二冷方式、强度,连铸复合坯的连铸速度等因素对充芯连铸成形的影响规律。结果表明:在铜的温度为1320℃、铝的温度为740℃、结晶器的冷却水量为4.6 L/min、二冷水量为0.67 L/min、铜液的充气压力为0.05 MPa、二冷位置离结晶器出口为50 mm、连铸复合坯的连铸速度为25 mm/min时可以连铸出铜包铝复合坯,其表面质量光滑,铜铝的复合质量较好。     

铜包铝复合扁排立式充芯连铸设备的研制

设计和制造了一台制备铜包铝复合扁排的立式充芯连铸试验设备,该设备的特点是在高度方向上设置上下两个加热坩埚分别熔化铜和铝;外层铜管在结晶器中首先形成,铝液随之通过充芯管充填到铜管中,铜、铝界面通过互扩散实现冶金结合.利用此设备,成功地连铸出铜层厚度为2 mm,芯部铝厚度为10 mm,宽为60 mm的铜包铝复合扁排.     

矩形断面铜包铝复合材料的水平连铸直接复合成形

制备断面尺寸为50 mm×30 mm、铜包覆层厚度为3 mm的矩形断面铜包铝复合材料,研究结晶器长度、拉坯速度、芯管长度和一次冷却水流量对矩形断面铜包铝复合材料水平连铸直接复合成形过程的影响。结果表明:当连铸结晶器长度为150 mm、芯管长度为125 mm时,较为合理的拉坯速度范围为75~90 mm/min;当拉坯速度过慢时,铝液的填充不连续,导致芯部铝的收缩或冷隔等缺陷;当拉坯速度过快时,铜铝界面反应严重;当拉坯速度为75 mm/min时,合理的一次冷却水流量为700 L/h,一次冷却水流量大于1 000 L/h导致铝液填充不连续,一次冷却水流量小于400 L/h则导致铜铝界面反应加剧。通过检测芯管出口位置处的石墨内衬温度变化可有效监控铝液的填充行为以及连铸过程的稳定性。     

气压顶出充芯连铸制备双金属复合材料试验研究

采用自制设备,运用气压顶出充芯连铸法,制备出外径为12 mm,内径为8 mm的铅包锡双金属复合棒坯.对复合棒坯的外观、断面和界面进行了分析,结果表明,复合棒坯连续稳定,表面质量良好,包覆层厚度均匀,界面实现了冶金结合.     

充芯连铸法制备铜包铝双金属复合材料的研究

提出了一种制备包覆双金属复合材料的新工艺,即充芯连铸法制备包覆双金属复合材料的工艺.试验研究了铜包铝双金属棒制备的工艺,分析了铜包铝双金属棒的外观、断面和界面.结果表明:采样充芯连铸法工艺可以连续稳定地制备铜包铝双金属棒,包覆层厚度均匀.     

水平连铸直接复合成形铜包铝复合材料的组织与性能

研究了水平连铸直接复合成形铜包铝棒材的制备工艺和组织性能及退火处理对界面层塑性的影响。结果表明,采用水平连铸直接复合成形法在芯管长度L=210mm、铜铸造温度tCu=1230℃、铝铸造温度tAl=770～850℃、一次冷却水流量Q1=600L/h、二次冷却水流量Q2=600～800L/h、平均拉坯速度v=60～87mm/min的可行工艺窗口下能够制备出直径为30mm、铜包覆层厚度为3mm、质量良好的铜包铝复合棒材。在退火温度为530℃、保温时间为50min的工艺条件下,退火处理后可明显改善界面层的塑性。铜包铝复合棒材的抗拉强度和伸长率分别为80～94MPa和18%～31%。     

铜包铝双金属连铸复合导线退火工艺的研究

采用氮气加压充芯连铸工艺,制备出外径为12mm,内径为8mm的铜包铝双金属复合连棒坯。连铸坯在不经退火的情况下经过多道次拉拔,制备出直径为0.6mm的复合线材。所制备铜包铝复合线表面光滑圆整,无凹痕、裂纹等缺陷,在加工的各个阶段,铜铝包覆比基本一定。对拉拔后的复合导线经1h不同温度退火测试,在温度为450℃时获得了较优良的综合性能,其抗拉强度为208.43MPa,伸长率为13.44%,电阻率为2.454×10~(-8)Ω·m,主要性能符合铜包铝线电子行业标准的要求。     

充芯连铸铜包铝棒坯工艺参数对表面质量的影响

在自制的连铸设备上，通过工艺参数的合理匹配，成功地制备出外层为铜内层为铝，外径为40mm、铜壁厚为8mm、长为80cm的铜包铝棒坯。试验发现铜液的熔化温度、结晶器水冷铜套与石墨衬套的接触长度、连铸速度、二次冷却水的位置和流量对固液界面、铜管的表面质量以及复合界面铜铝的相互扩散都有很大的影响。合理匹配可使固液界面位置调整到离结晶器出口端5～10mm处，复合棒坯表面光洁、复合良好，经过挤压与拉拔，可以制成不同直径的铜包铝复合线。     

铅包锡双金属气压充芯连铸复合界面研究

选用低熔点的铅和锡为材料,采用"气压充芯连铸"工艺,制备出外层铅直径为12 mm,内层锡直径为8 mm的铅包锡双金属复合棒坯.设计了铅液浇注温度、连铸速度和充气压力的三因素、三水平的正交试验,对影响双金属连铸坯复合界面的因素进行了原理性研究,得出了最佳的工艺参数组合.结果表明:当铅液浇注温度为375℃,连铸速度为10 mm/min,充气压力为0.03 MPa时,连铸坯复合界面过渡层明显,表面质量良好,包覆层厚度均匀,实现了冶金结合.     

基于铜包铝复层圆坯水平连铸的数值模拟与试验研究

利用Fluent TM模拟软件研究芯部铝液浇注温度、拉坯速度等工艺参数对水平连铸铜/铝复层铸坯温度场、液相率及流场的影响,并进行试验验证。结果表明,芯部铝液浇注温度越高,与铜管接触的铝液温度越高,液穴深度越深,铝铜之间越易发生反应;拉坯速度越快,铝液液穴深度越深,液态铝与铜管壁接触时间越长。铝液浇注温度控制在710~730℃,拉坯速度为200mm/min时可以获得优质的铜/铝复层铸锭,模拟结果与试验结果具有较好的一致性。     

双结晶器连铸铜-锌铝合金双金属复合材料

设计和制造了1台双金属双结晶器连续铸造试验机，其特征是：（1）结晶器为水冷铜套内衬石墨套；（2）结晶器上面连接可控制温度的熔化保温炉；（3）在高度方向上设置一高一低，直径一小一大的结晶器，在此试验机上，成功地连续铸造出芯部直径φ20mm的铜合金，外层厚度为10mm的锌铝合金的双金属复合圆棒，通过测试和分析此复合圆棒的宏观和微观的复合断面，化学成分分布，复合界面的剪切强度，证明此连续铸造试验机可以制备出复合良好的铜－锌铝双金属棒。     

铜包铝气压充芯连铸设备的研发

为了研制小直径铜包铝复合连铸坯,设计和制造了适用于铜包铝气压充芯连铸工艺的设备.在同一轴线上采用上、下两个加热炉,内衬石墨坩埚,分别加热芯部金属铝和外层金属铜.连铸时利用氮气施压,先形成外层铜管,内层金属铝液通过充芯管充填到外层铜管里并冷却凝固,通过热量和元素的扩散,实现冶金结合.利用该设备,成功地连铸出外径为12 m...     

数值模拟轧辊复合层连续铸造

数值模拟轧辊复合层连续铸造，采用分段直线拟合曲线和控制容积法。提出连续铸造轧辊复合层界面良好熔合的判据。采用直接优选法，反推重要工艺。获得轧辊复合层连续铸造法生产装置的总体设计方案。模拟得到生产良好复合轧辊、漏钢等不同的生产工艺条件。     

铜电磁连铸的数值计算

为了研制高致密度铜坯，应用电磁连铸工艺于铜圆坯连铸，探索电磁连铸技术在铜连铸上的可行性，通过改变电流和频率，以便找出其对磁场分布的影响。对空载下圆坯结晶器内的磁场进行了测量和分析，并此由得到了源电流对磁场分布的影响。同时采用有限元法ＡＮＳＹＳ商业软件求解，为进一步发展研究建立了一定的基础。     

铝杆连铸连轧机结晶器液位模糊控制方法的研究

铝杆连铸连轧生产过程中,结晶器铝水液位波动不但直接影响铸坯的质量,而且会导致浇铸过程中的铝液外溢或者外漏事故。针对铝线连铸连轧机结晶器液位控制的技术现状,对控制系统进行改进。同时,对结晶器液位控制的算法进行分析与研究,选用两输入一输出PID参数模糊自调整控制器,并根据原有生产线的经验值对控制器的隶属度函数与控制规则进行设计。Simulink仿真结果验证了此模糊控制方法对铝线连铸连轧液位控制的有效性及与常规PID控制相比的优越性。