热扩散制备高导电性铜/铝双金属复层材料及界面组织性能调控研究

目的采用热扩散方法制备Cu/Al双金属复层材料,研究热扩散下界面生成的物相种类及工艺参数对界面物相厚度的影响,以期获得兼具力学性能和良好导电性的Cu/Al双金属复层材料。方法在温度区间为550~570℃、压力为28 MPa和保温扩散时间为20~40 min的工艺条件下,用真空热压烧结炉对1 mm厚的Al箔和7.68 mm的铜板进行热压烧结,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、维氏硬度计、万能试验机和高精度万用表对反应界面的宏观形貌、显微组织、力学性能以及导电性能进行研究。结果Cu/Al扩散反应后界面处生成的金属间化合物从铝侧到铜侧依次为:CuAl_(2)、CuAl、Cu_(3)Al_(2)、Cu_(9)Al_(4)相,随着扩散温度的提高和保温时间的增长,金属间化合物的各成分含量会有所增加。当热压温度为560℃、保温时间30 min时,可生成界面结合良好、综合性能优异的试样(抗弯强度为360 MPa,电导率为55.28 MS/m)。结论通过优化热压烧结工艺,可制备出界面结合良好且综合性能更优异的Cu/Al双金属复层材料。

基于数字散斑相关法的双金属复层板应变光学检测问题研究

双金属复层板具有优良的综合性能,广泛应用于航空、航天、汽车等领域。在制造过程中其成形性能发生了较大变化,传统单一金属的研究方法大多不能适应新材料发展的需要,严重阻碍了双金属复层材料产业化的进程。提出采用数字散斑相关方法应用于双金属复层材料结构及现场工程变形测量;分析了国内外研究现状及存在的科学问题,揭示了严格数字散斑相关方法理论应用在复层材料的应变光学检测和成形性能的机理和研究内容,该方案预计获得的4个应变数值相互对比验证,能互相提高应变精度达5%,并达到再现材料应变历史及动态跟踪、提高全场应变精度检测、优化材料配置比例及完善成形性能的目的。

金属基复层材料应变计算有限元分析

本文研究了双金属材料的组织与性能,采用有限元软件建立这类材料与其组分材料力学性能之间的几何模型并进行了应变应力分析;得出试样单向拉伸过程沿宽度方向产生的附加应力及其对这类材料变形的影响应力集中在缺陷处,不锈钢材料侧的应力较大。

不锈钢-铝复层材料界面断裂性能分析

采用四点弯曲的试验研究方法,对爆炸焊接不锈钢-铝复层材料界面断裂性能进行了研究,采用扫描电子显微镜对界面裂纹与断口形貌进行观察分析。研究结果表明:采用爆炸焊接工艺可以达到不锈钢-铝复层板的良好结合,以界面能量释放率作为界面断裂韧性的评价指标,其平均值为1.725 MPa·m。界面断口可以观察到清晰的爆炸焊接波纹痕迹,并且有微观裂纹的存在,界面断裂整体倾向于脆性断裂。