一种窄槽铜铝复合板件的冲模开发

对汽车散热器主片零件进行材料结构工艺分析,主片有一个环形深沟封闭窄槽,且中间呈矩形矩阵排列的凸筋和翻边孔均匀分布,环形窄槽仅宽0.5 mm,深6 mm,窄槽成型是主片成型的难点和关键,结合以往的设计制造经验,设计了相应的冲压工艺,通过反复试验,确定采用45钢制造窄槽成型凸模。模具在满足了散热器主片批量生产的同时,降低了生产成本,取得较好的经济效益。

压应力对铜铝复合板腐蚀行为的影响

为了获得铜铝复合板在压应力作用下的腐蚀规律,采用螺栓加载方式令铜铝复合板承受不同程度压应力,利用盐雾腐蚀箱对不同压应力下的铜铝复合板进行了腐蚀实验,采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对腐蚀形貌与产物进行了分析,研究了盐雾条件下压应力对铜铝复合板腐蚀形貌、腐蚀失重、腐蚀产物和电化学腐蚀性能的影响,并分析了压应力作用下铜铝复合板的腐蚀机制.结果表明:施加压应力后铜铝复合板腐蚀得到抑制,其腐蚀程度与压应力大小有关.在弹性变形区间内,存在一个压应力最佳值.压应力通过改变界面优先腐蚀倾向影响复合板腐蚀行为.压应力引起塑性变形时,应力释放可以减轻复合板腐蚀程度.铜铝复合板盐雾腐蚀条件下的腐蚀产物为Al_(2)O_(3)、Al(OH)_(3)和AlO(OH).

铜铝复合板界面组织与性能

针对双辊铸轧工艺制备的铜铝复合板材,采用剥离试验和拉伸试验,对其力学性能进行了检测。采用扫描电镜、能谱分析仪和透射电镜等仪器对复合板界面层组织的微观形貌、结构和成分进行了分析。分析结果表明:铜铝复合板界面层的主要组成物为α-Al和Cu Al2。采用双辊铸轧工艺制备的铜铝复合板材,其剥离强度达到30 N/mm,其抗拉强度与延伸率介于同规格铜、铝板材之间。

铜铝复合板热挤压成形工艺

利用铜、铝金属塑性和焊接性较好的特点,研究铜铝复合板的生产工艺。提出一种热挤压成形工艺,并设计加工出模具。通过实验挤压出铜铝复合板,并对其复合界面进行分析和电导率测试。结果表明:热挤压法生产的铜铝复合板的电导率达到92%IACS,具有很好的导电性能,复合界面原子扩散明显,焊接效果较好。该工艺简单,成本低,具有较好的研究意义。

铸轧铜铝复合板界面演变规律研究

采用铸轧法制备了铜铝复合板,利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等分析手段考察了界面微观形貌和物相成分,分析了轧制和退火过程中界面的演变过程。结果表明,热处理过程中的界面演变过程主要包括过饱和固溶体形成、金属间化合物形核析出、金属间化合物沿界面横向相连、界面层增厚四个阶段。剥离过程中界面沿CuAl_2层开裂,随着退火时间的延长,剥离面形貌由撕裂棱和沟槽转变为撕裂平台和裂纹。轧制过程中界面层发生脆性断裂,纯铜和纯铝挤入裂缝形成直接接触区域。随着轧制压下率的增大,铜铝直接接触区域所占比例增大,破碎的界面层以尺寸较小的碎块状嵌在纯铜和纯铝之间,且碎块与界面之间呈一定夹角分布。

铜铝复合板的加工方法及应用

介绍了目前铜铝复合板的加工方法及应用,分析了各种加工工艺的优缺点。指出轧制复合法和爆炸复合法的生产技术较为成熟,是目前铜铝复合板常用的生产方法。铸轧法和模铸复合法等方法,因其耗能低、工艺简单和效率高而成为未来重要的发展方向。

铜铝复合板渐进成形回弹缺陷研究

为了讨论不同工艺参数对复合板渐进成形回弹的影响,建立了包含工具头、复合板材和复合界面的三维有限元模型,通过对比T形剥离结果得到复合界面内聚力单元参数,通过实验验证了有限元模型的可靠性。实验结果表明,成形角对双金属复合板渐进成形回弹最敏感,工具头直径对回弹敏感度最低,另外,内聚力单元能有效模拟双金属复合板结合界面,模拟误差仅为7.9%。分析结果表明,单层下压量、板厚、工具头直径都与回弹量成正相关,成形角与回弹量成负相关,成形角从30°增大至60°时回弹量减小21%。

铜铝复合板铸轧工艺优化及实验分析

本工作以水平式双辊铸轧机为研究对象,基于ANSYS Workbench平台的Fluent模块,用层流模型、凝固和融化模型处理,并用JMatPro软件获取1050Al的热物性参数,建立了铜铝复合板带铸轧过程的二维稳态有限体积模型。用正交模拟法研究了走坯速度、铝液浇注温度、铸轧区长度和铜带预热温度对铝液液相率分布的影响,并分析了速度迹线和温度场的分布规律。结果表明,铝液凝固受铸轧区长度和走坯速度影响较大,整体温度分布主要受铜带预热温度影响,并得出正交模拟参数优化范围为:走坯速度0.5～1.5 m·min^(-1)、浇注温度963～1 023 K、铸轧区长度65～80 mm、铜带预热温度300～673 K。选择走坯速度0.5 m·min^(-1)、浇注温度973 K、铸轧区长度80 mm、铜带预热温度300 K、铜带初始厚度2 mm进行铸轧实验,该铸轧工艺条件下铜铝复合板界面冶金结合状态良好,通过线扫描和能谱分析确定了金属间化合物Al_2Cu的存在。

铜铝复合板界面相生长行为

采用铸轧法制备了铜铝复合板,利用SEM,EDS和XRD等分析手段研究了其在300~500℃热处理0.5~8 h下界面层的微观结构和物相成分,从扩散动力学和相变热力学角度探讨了界面相的形成和长大机制。结果表明:铸轧法生产的铜铝复合板界面为3层结构,从铜侧到铝侧依次为Al_4Cu_9层、AlCu层和Al_2Cu层;各界面层扩散系数与温度满足Arrhenius关系,Al_4Cu_9层、AlCu层、Al_2Cu层及整个界面层的生长激活能分别为119.789,94.986,89.259和102.084 k J/mol;在扩散动力学和相变热力学共同作用下,界面处Al_2Cu相最先生成,其次为Al_4Cu_9相,随后在两者之间生成AlCu相。

铜铝复合板的拉深变形行为

对轧制态及退火态铜铝复合板进行了室温拉伸试验,得到了其不同变形速度下的强度和塑性性能数据,计算了其不同变形速度下的应变硬化指数n值,以得到其优化的拉深速度。分别在无润滑、20号机油润滑以及聚丙烯薄膜润滑3种条件下对两种状态的铜铝复合板进行拉深试验,测量变形后的极限拱顶高度H,观察分析缺陷位置以及界面层演变规律。结果表明,经300℃×2 h退火处理后的铜铝复合板在拉深速度为7 mm/min时的拉深成形性能更优,聚丙烯薄膜润滑可以大大提高板料的拉深成形性能。

扩散焊制备铜铝复合板的组织性能研究

采用真空扩散焊工艺方法制备铜铝复合板,对加热温度、保温时间、压力等焊接工艺参数对接头组织性能的影响进行正交试验,利用扫描电镜对焊接过渡区的性能进行了分析。试验结果表明:加热温度为540℃、保温时间为60min、压力为4×105MPa时,形成了良好的焊接接头,达到冶金结合。

铜铝复合板制备与研究

以铜板和铝液为原材料,采用固-液复合法与铸轧工艺将其制成Cu-Al复合板。利用电子显微镜及能谱分析仪对复合板界面处的组织结构及化学成分进行分析研究。研究结果表明,界面层是由于铜原子与铝原子的互相扩散而形成,且铜铝之间存在一条明显的界线,两侧介质接触良好。

铜铝复合板轧制油润滑性能实验研究

以矿物油为基础油,以醇和酯为主添加剂,制备铜铝复合板轧制油,旨在通过工艺润滑改善铜铝复合板的表面质量。结合摩擦学实验和冷轧实验,通过激光共聚焦显微镜对轧后复合板表面、界面进行分析,研究轧制油的摩擦学行为和轧制润滑性能。结果表明:采用低黏度基础油与醇酯复合添加剂的轧制油表现出较佳的减摩性能,复合板的轧制厚度明显减薄,最小可轧厚度仅为0.136mm;进一步观察轧后表面形貌和铜铝界面发现,复合板表面的轧痕、粘着等缺陷明显减少,且铜铝变形更加协调,具有良好的润滑效果。

铜铝复合板生产线的技术改造

介绍了太阳能铜铝复合板生产线的中试和技术改造，包括轧辊孔型设计，气动和锯切装置，以及焊接和气密检测等的技术改造。

汽车用铜/铝复合板多路径轧制界面特征及力学性能研究

目的解决传统轧制复合制备的金属层状复合板的界面结合强度和力学性能在各个方向存在强的机械各向异性的问题。方法采用实验和模拟相结合的方式,首先通过2个道次的轧制复合实验,制备了铜/铝复合板,然后通过拉剪实验以及对界面微观结构特征的实验表征研究了轧制路径对铜/铝复合板界面特征和界面结合质量的影响,并通过实验结果和模拟结果分析了轧制路径对铜/铝复合板性能的影响机理。结果二道次同向轧制RD方向、45°方向和TD方向的界面结合强度分别为55.2、35.8和28.7 MPa;二道次45°轧制RD方向、45°方向和TD方向的界面结合强度分别为48.5、41.3和42.4 MPa;二道次垂直交叉轧制RD方向、45°方向和TD方向的界面结合强度分别为42.6、47.7和40.5 MPa。结论轧制路径的改变使界面的开裂方式由条带状开裂转变为网状/十字交叉开裂,提高了界面多区域的冶金结合,显著改善了铜/铝复合板界面结合状态和力学性能的各向异性,对高性能金属层状复合板的制备具有重要的意义。

基于界面影响区特征的铜/铝复合板损伤行为研究

目的基于Cohesive-GTN模型建立考虑了界面影响区的铜/铝复合板有限元损伤模型,研究铜/铝复合板塑性变形的损伤演化行为,精细化分析金属层状复合板的损伤机理。方法采用拉伸试验机、显微硬度计、EDS能谱仪、扫描电镜等测试手段,结合试验模拟,将获取的参数输入ABAQUS有限元软件中并对模拟结果进行研究分析。结果基于试验法确定了界面区的宽度约为3μm,铜侧界面影响区宽度约为50μm,铝侧界面影响区宽度约为100μm。当塑性变形量逐步增加时,铜层材料较早发生损伤断裂,之后铝层进入集中失稳阶段,主裂纹贯穿铝层直至复合板材料整体发生断裂。此外,各异质层材料内部孔洞的体积分数不断增大,达到材料失效时的孔洞体积分数,材料发生损伤失效。结论基于Cohesive-GTN模型建立考虑了界面影响区的铜/铝层状复合板有限元损伤模型,并结合试验验证了模型的合理性和可靠性。在考虑了界面影响区的基础上,研究了铜/铝复合板塑性变形损伤演化行为,揭示了铜/铝复合板塑性变形损伤机制,为后续金属复合板的损伤分析提供更为精细化的建模方法。

退火温度对铜铝铸轧复合板界面组织和力学性能的影响

采用铸轧成型工艺制备了铜铝复合板，并在250，300，350，400 ℃进行退火处理（时间均为3 h），研究了退火温度对复合板结合界面组织、物相和力学性能的影响。结果表明：退火能促进复合板界面处金属间化合物的生成，且在铝板侧富集CuAl2相，铜板侧富集Cu9Al4，90°剥离和拉伸过程中的开裂都沿着金属间化合物进行，一定厚度的扩散层有利于复合板的界面结合；铜铝复合板的最佳退火工艺为300 ℃×3 h，在该工艺下，扩散层可达2~3 μm，抗拉强度和伸长率分别为109.7 MPa和31.8%。

铜铝复合板界面组织和性能研究

对固-液法制备的铜铝复合板进行不同工艺的轧制并进行300℃×4h退火处理,测定了复合板的抗拉强度、伸长率、界面剥离强度及电导率,利用金相显微镜和扫描电镜等分析了结合界面的组织形貌,研究了轧制及退火工艺对结合界面扩散层组织和复合板性能的影响。结果表明,轧制后形成的CuAl2相降低了复合板的剥离强度和电导率,退火处理可促进结合界面原子互扩散形成Cu9Al4,改善复合板的性能,同时电导率也得以提高。

热处理对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响

用SEM、TEM、微区XRD等手段分析了复合板界面扩散层的形貌和结构,研究了热处理工艺对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响,讨论界面扩散层形成规律。研究表明,冷轧铜铝复合板经过扩散热处理后,在复合界面形成具有扩散性质的界面层,随着热处理时间的延续,界面扩散层由最初的单层逐渐生长为三层,进一步延长热处理时间,界面层的层数不变,厚度略有增加;界面层含有q(Al2Cu)相、h2(AlCu)相和g2(Al4Cu9)相等金属间化合物;界面扩散层结构为:铝侧的Al-Cu固溶体与q(Al2Cu)相复合层、h2(AlCu)相层和铜侧的Cu-Al固溶体与g2(Al4Cu9)相复合层。