铜/铝锌合金复合带轧制工艺及组织性能的研究

摘要

铜/铝复合带兼具铜材导电、导热率高、高强度和铝材质轻、耐腐蚀、成本低等优点，可以节约资源匮乏的铜，代替铜应用于航空航天、车辆装备、电力电器及日用品等行业。本文是分别采用同步与异步轧制方法制备了铜/铝锌复合带，研究轧制工艺和锌含量对铜/铝锌复合带的组织与性能的影响。
　　本文利用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等研究手段，研究轧制方式、异步速比、压下率和轧后热处理温度这一系列轧制工艺以及锌含量对铜/铝锌复合带的界面形貌、剥离强度、延伸率及界面元素分布等性能的影响，得到如下的结论:
　　(1)将异步轧制与同步轧制复合带的性能进行对比，在相同工艺条件下，异步轧制复合相比同步轧制可提高复合带剥离强度同时提高界面的平整度，降低轧制力的同时提高精度。
　　(2)异步轧制复合带随着异步速比增加，界面元素扩散加剧，复合带显微硬度降低，铜/铝锌复合带Cu/Al-Zn厚度比增加。但异步速比与界面的剥离强度呈抛物线关系，异速比为1.25界面的剥离强度达最大值17.2N/mm。
　　(3)随着压下率的增大，复合带的剥离强度会明显增加，但过高的压下率会破坏复合带延伸率。压下率增加会促进界面元素的扩散。复合带总压下率增加，铜侧和铝锌合金侧变形趋于同步。
　　(4)轧后热处理温度升高，促进界面元素扩散，界面化合物层变厚;温度升高复合带塑性恢复延伸率增加，但温度过高会界面化合物层先开裂。热处理温度与复合带剥离强度呈抛物线关系，所以300℃保温1小时热处理复合带综合性能最好。
　　(5)锌含量的增加新鲜金属的接触面积增加，提高铜/铝锌复合带界面剥离强度，锌元素提高了铝侧的变形抗力，使得铜侧和铝锌侧变形趋于同步，界面平整度得到改善。
　　(6)锌含量增加会降低铜/铝锌复合带的塑性，使复合带的延伸率降低，复合带抗拉强度升高。
　　(7)锌含量促进复合带界面元素的扩散，铜/铝锌复合带在相对较低的热处理制度下获得很好的界面结合强度，可节约能源。但锌元素的加入只是促进界面化合物的形成，并未改变界面化合物的种类。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 铜／铝层状复合材料的研究现状

1．3 层状复合材料的生产方法

1．3．1 轧制复合法

1．3．2 爆炸复合法

1．3．3 爆炸-轧制复合法

1．3．4 反向凝固法

1．3．5 电磁连铸复合法

1．4 轧制复合机理介绍

1．5 轧制复合过程

1．6 研究内容、目的及意义

1．6．1 研究内容

1．6．2 研究目的

1．6．3 研究意义

第2章 铜／铝锌复合的试验内容及方法

2．1 试验材料

2．1．1 铝锌合金板

2．1．2 纯铜板

2．2 试验设备

2．3 试验内容

2．3．1 表面处理

2．3．2 轧制复合

2．3．3 轧后复合带热处理

2．4 试验结果的检测

2．4．1 界面形貌观察

2．4．2 力学性能的检测

2．4．3 显微硬度检测

第3章 轧制工艺对铜／铝锌复合带组织与性能的影响

3．1 异步与同步轧制的比较

3．1．1 异步与同步轧制的轧制理论

3．1．2 异步轧制和同步轧制复合带剥离强度的比较

3．2 异步速比对复合带性能的影响

3．2．1 异步速比对铜／铝锌复合带界面剥离强度的影响

3．2．2 异步速比对界面元素扩散的影响

3．2．3 异步速比对显微硬度的影响

3．2．4 异速比对金属变形分配的影响

3．3 压下率对复合带性能的影响

3．3．1 压下率对复合带剥离强度的影响

3．3．2 压下率对复合带延伸率的影响

3．3．3 压下率对界面元素扩散的影响

3．3．4 压下率对变形分配的影响

3．4 轧后热处理温度对复合带组织与性能的影响

3．4．1 热处理温度对复合带界面形貌的影响

3．4．2 热处理温度对复合带剥离强度的影响

3．4．3 热处理温度对复合带延伸率的影响

3．4．4 热处理温度对界面元素扩散的影响

3．5 本章小结

第4章 锌含量对铜／铝锌复合带组织与性能的影响

4．1 锌含量对铝锌合金的性能的影响

4．2 锌含量对铜／铝锌复合带剥离强度的影响

4．3 锌含量对铜／铝锌复合带延伸率的影响

4．4 锌含量对界面元素扩散的影响

4．4．1 铜／铝锌复合带界面的扩散与化合物的形成

4．4．2 锌含量对铜／铝锌复合带界面元素扩散的影响

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢