C18150铜/1060铝层状复合材料铸轧工艺优化及组织性能研究

摘要

目的通过有限元模拟方法探究铸轧过程中铜铝层状复合材料温度场和液相率的演变规律,确定铸轧过程中的最优走坯速度和浇铸温度,并制备一种具有高强高导的铜/铝/铜层状复合材料。方法基于Ansys Workbench软件中的Designmodeler模块建立二维模型,使用JMatPro软件模拟C18150铜和1060铝的热物性参数,通过Mesh模块进行网格划分并利用Fluent模块对模型进行求解。通过调整和优化走坯速度和浇铸温度等参数,研究其对液相率和温度场的影响。制备了高强高导铜/铝/铜层状复合材料,并通过场发射扫描电镜、电子万能试验机、手持式导电率测试仪和扫描电镜等手段对铜/铝/铜层状复合材料界面的微观组织、抗拉强度、导电率以及拉伸断口进行表征和分析。结果当走坯速度和浇铸温度分别为1.2mm/min和963K时,铸轧效果最佳,制备的复合材料界面平整且结合良好,界面处存在Al_(2)Cu和Al_(4)Cu_(9)双界面层。拉伸强度和延伸率分别为201MPa和16%,铜侧导电率为87%IACS,铜铝断口处均出现了大量韧窝,表明为韧性断裂。结论通过优化铸轧工艺参数制备的铜/铝/铜层状复合材料具有优异的强度和导电率。