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磁场下铜铝冷轧复合薄带热处理工艺及界面组织形态研究

作　者: 殷杰
导　师: 王平
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铜铝复合带磁场热处理界面形态金属间化合物
分类号: TG335.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

层状金属复合材料是由几层不同性能的金属复合而成的,与合金相比,经过合理设计组合后的材料可以获得相对较高的强度、耐蚀、导电、导热、导磁等优秀的综合性能,并应用于特殊要求的工作环境。复合材料是发展现代工业、国防和科学技术所必需的基础材料,已成为新材料领域的重要主导材料。复合材料性能的好坏主要由结合界面决定,经冷轧复合后的材料主要以机械咬合及物理扩散方式结合,复合效果不佳。为提高其结合强度并改善使用性能,后续热处理将是不可或缺的重要工艺环节。本文通过对铜铝冷轧复合薄带在磁场条件下的不同热处理工艺,利用金相及扫描电子显微镜(SEM)对不同温度和不同磁场热处理条件后的复合界面结合区的组织变化和界面扩散反应生成金属间化合物相的情况,并根据扩散及热力学相关理论分析讨论不同界面结合情况出现的原因。研究结果表明：1.比较在磁场有无条件时的铝晶粒形貌,发现在外加磁场存在时晶粒沿同一方向分布,且有块状及细小晶粒出现。磁场通过磁晶各向异性和磁致伸缩来控制材料的组织,并能影响相变转变温度,从而说明磁场能影响铝的再结晶。2.热处理后,复合材料界面有金属间化合物相生成,且在不同的温度和磁场条件下,界面均有三种金属间化合物,从铝侧至铜侧依次为：Al2Cu、AlCu和Al4Cu9。3.在不同的温度及不同的磁场强度下,复合界面结合区宽度有不同的变化。随着温度的升高,界面宽度增加,实验条件下的增加程度最大可达97%；随着磁场的增加,宽度变化呈下凹抛物线形,有最薄且小于不加磁场时的复合界面,最小可减少26%。实验用最佳磁场热处理制度为285℃保温20min磁场强度0.1T。4.在不同热处理条件下产生了不同层宽的三种金属间化合物,因各自力学性能不同,Al2Cu硬度高、塑性差,而Al4Cu9强度低,塑性略好,所以会使复合带显示不同的强度。且随着温度的升高剪切性能降低,变化最大可从107.76MPa降到80.68MPa；而随着磁场强度的增加剪切性能先减小后增加。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-24
  1.1 国内外相关研究及现状  10-12
  1.2 退火过程中复合板的界面行为  12
  1.3 复合板的制备方法  12-18
    1.3.1 轧制复合工艺  13-15
    1.3.2 电磁成型复合  15
    1.3.3 爆炸复合  15-16
    1.3.4 挤压拉拔复合法  16-17
    1.3.5 双结晶器连铸工艺  17-18
    1.3.6 粉末冶金复合法  18
  1.4 金属固相复合的机理  18-20
  1.5 铜铝轧制复合工艺  20-22
  1.6 磁场在材料方面的应用  22-23
  1.7 研究目的及意义  23-24
    1.7.1 研究目的  23
    1.7.2 研究意义  23-24
第2章实验材料及方案设定  24-29
  2.1 实验材料  24-25
  2.2 实验设备简述  25-27
  2.3 实验方案  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章磁场热处理实验结果及讨论  29-48
  3.1 金相组织结果及分析  29-31
  3.2 扫描电镜结果及分析  31-43
    3.2.1 不同磁场强度下的界面宽度  31-37
    3.2.2 不同温度条件下结合界面宽度  37-38
    3.2.3 不同温度及磁场强度下的界面化合物  38-41
    3.2.4 不同温度及磁场条件下界面各化合物层的宽度  41-42
    3.2.5 复合界面元素分布扫描结果及分析  42-43
  3.3 剪切强度结果及分析  43-46
    3.3.1 不同磁场强度下复合带的剪切强度  43-45
    3.3.2 不同退火温度下复合带的剪切强度  45
    3.3.3 剪切强度与复合界面形态的关系  45-46
  3.4 本章小结  46-48
第4章铜铝复合带界面结合的理论研究  48-58
  4.1 原子扩散分析  48-52
  4.2 热力学分析  52-56
  4.3 本章小结  56-58
第5章结论  58-59
参考文献  59-63
致谢  63

磁场下铜铝冷轧复合薄带热处理工艺及界面组织形态研究

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