固-液铸轧异形双金属线截面形状预测模型

为研究短流程异形截面双金属线制备工艺,本文提出了非圆孔型固-液铸轧复合异形截面双金属线制备工艺,并以铜包钢线为研究对象,利用Deform有限元软件对非圆孔型固-液铸轧复合双金属线的截面形状进行研究,建立了异形截面双金属线的截面形状预测模型。本文利用铸轧实验机成功制备了不同截面形状的双金属线,其截面形状与预测模型相符,预测模型的准确性在98%以上;基于截面形状预测模型,系统性地分析了设计参数对双金属线截面形状的影响。

铜包钢棒三辊固-液铸轧复合工艺侧耳产生原因及调控策略

融合固-液铸轧复合技术和多辊孔型轧制技术,提出了金属包覆材料的三辊固-液铸轧复合工艺,为了解决封闭孔型内覆层金属变形过程中产生的边部侧耳问题,以铜包钢棒为研究对象,基于DEFORM软件建立了三维有限元仿真模型,分析了间隙类型和凝固点对边部侧耳的影响规律。结果表明,边部侧耳的产生根源是铸轧区的配合间隙,并且受凝固点影响显著;间隙类型为组合间隙时,变形区内的连续挤压区是形成大量连续边部侧耳的主要原因,通过提高设备装配精度和调控凝固点位置可以有效抑制边部侧耳的形成。此外,利用铸轧辊系和仿形侧封构建组合孔型可以实现边部侧耳几何结构的精细调控,有望将其作为翅片结构起到强化作用,用于制备热交换纵翅复合管。

铜/钢复合材料的研究及应用

介绍了铜/钢复合材料的种类、用途及主要生产方法的原理和特点,对近年来铜/钢复合材料生产方法的新进展及发展动向进行了评述。

铜/镀镍钢微电阻点焊接头形成机理

采用微电阻点焊对纯铜和镀镍钢片异种金属进行了点焊连接,通过拉剪试验、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了镀层金属镍在铜/镀镍钢片微电阻点焊冶金过程中对接头形成和接头强度的影响.结果表明,铜/镀镍钢片微电阻点焊接头的形成机理包括固相连接和熔化连接,其形成过程为:铜和镀层镍在锻压力和析出热量下,形成固相连接;在铁和镀层镍之间开始熔化;镀层镍被熔化的金属向边缘处挤压,镍在边缘处与铁、铜形成了新的组织;熔核的形成.在两种不同的接头形成机理下,其拉伸断口都有呈抛物线状或拉长的韧窝出现.

铜-钢反向凝固复合带的实验研究

以 1 2mm厚的 0 8Al钢作为母带 ,纯铜作为复合层材料 ,系统地研究了浸渍复合时间、铜液温度及钢带预热温度等工艺参数对铜复合层厚度变化的影响规律·研究结果表明 :随浸渍复合时间的增加 ,复合层的厚度变化经历了凝固生长和回熔两个阶段 ,钢带的预热温度越低 ,铜复合层厚度越厚 ,在通常的铜液过热度 (<1 0 0℃ )范围内 ,铜液温度的变化对复合层的厚度影响不大·

液固相复合-轧制铜包钢线的组织性能及界面冶金行为

以液固相复合-轧制工艺生产的铜包钢线为研究对象,研究了在特定工艺条件下铜／钢界面的组织组成及其界面区的冶金行为。经金相组织观察,铜、钢晶粒在界面处直接接触,界面呈极细微的凹凸不平的状态,经冷轧后,铜、钢晶粒在界面处互相咬合,且铜与钢的变形随着变形量的增大而趋于均匀。通过对界面区的成分进行能谱分析表明,Cu,Fe原子间发生了互扩散,形成了Fe／Cu的固溶体,其中Fe向Cu扩散量明显高于Cu向Fe的扩散量,测试界面结合强度表明,铜包钢线的初结合界面剪切强度可达80-95 MPa,轧制变形后该强度可提高3％-5％。

液-固相复合工艺对铜包钢线界面质量的影响

研究了液-固相复合工艺制备铜包钢线时,钢线预热温度和表面处理对界面结合质量的影响。结果表明：钢芯线的预热温度提高,界面结合强度提高；但高于400℃时,由于钢线表面氧化而导致界面结合强度下降。钢芯线在预热300～400℃并助镀卤化物溶液的条件下,界面结合强度可达95MPa；此时,界面处铜和钢晶粒直接接触,剥离几乎发生在铜层上,且粘结的铜分布均匀,结合强度接近甚至超过纯铜的抗剪强度。

铜/钢液固相复合工艺的实验研究

用液-固相复合法制备铜包钢线,并研究了预热温度、铜液温度和复合时间等工艺参数对铜包钢线的包覆比的影响.结果表明,在接触初期,随着接触时间的增加,铜层厚度和包覆比增加,当热流达到平衡时,包覆比达到最大,最大可达77%,之后包覆比逐渐减小.钢芯线预热温度和铜液温度的升高使包覆比下降,重熔时间缩短.

层状金属复合板带铸轧复合技术研究进展

介绍了层状金属复合板带铸轧复合技术的发展背景和意义,概述了近年来固-液铸轧复合工艺和液-液铸轧复合工艺开发现状及研究成果,对比分析了传统的固-固相、固-液相金属界面结合机理和铸轧复合机理的区别,并结合研究现状,从产品极限规格、产品种类、复合界面性能调控、全生命周期理论等方面对层状金属复合材料铸轧复合工艺发展进行了展望。

金属包覆材料固-液铸轧复合技术研究进展

金属包覆材料属于典型层状金属复合材料,是航空航天、石油化工、电力电子等领域的关键材料,其高效成形与性能控制技术一直是行业难点和国际研究热点。首先系统梳理了目前国内外金属包覆材料的典型制备工艺,并且根据初始时基体与覆层物理状态的不同将其分为3类,分别是固-固相复合法、固-液相复合法和液-液相复合法,对比分析了各种制备工艺的成形原理和主要特点。随后,从工艺原理、成形机理、复合机理、工艺优化等方面重点介绍了金属包覆材料固-液铸轧复合技术的最新研究进展。分析结果表明,以固-液铸轧复合技术为代表的融合塑性变形的固-液相复合工艺将成为行业未来一个重要发展方向,并且以固-液相复合法和液-液相复合法进行初态复合组坯,以固-固相复合法进行终态性能调控的一体化组合成形工艺具有良好发展前景。

铜包钢棒多辊固-液铸轧复合工艺布流区界面传热行为

金属包覆材料多辊固-液铸轧复合工艺集固-液铸轧复合技术与多辊孔型轧制技术的优势为一体,可以实现高效率、短流程连续成形。为了通过数值模拟技术缩短工艺开发周期,针对布流区内钢/铜固-液界面传热问题,基于一维非稳态传热原理反求界面换热系数,拟合了其与钢侧表面温度相关的计算模型,推导了差分计算模型并利用Visual Basic软件编制了计算程序,分析了工艺参数对基体温度分布的影响规律。结果表明:基体经过布流区后,表面温度高,芯部温度低,有利于同时获得较高表面温度和足够基体强度;在工艺参数常规调整范围内,覆层温度对基体温度影响较小,名义铸轧速度、覆层高度、基体半径对基体温度影响较为显著。就工艺控制角度而言,只有覆层高度可根据需要在较大范围内进行调整,从而调控铸轧区入口处的基体温度。

基于固相轧制复合法制备的铜包钢线组织和力学性能研究

采用光学显微镜、扫描电镜、万能试验机、显微硬度计等设备研究了固相轧制复合法制备的包覆态铜包钢线显微组织和力学性能。结果表明:经固相轧制复合法制备的包覆态铜包钢线铜-钢界面出现锯齿状相连,实现了冶金结合且Cu、Fe原子互扩散距离为0.8μm;钢芯显微组织为大量铁素体和少量珠光体,且铜晶粒尺寸大于钢芯铁素体晶粒尺寸。经扭转、弯曲、缠绕等变形后,铜、钢始终不分离,铜层连续、无裂缝;铜包钢线的显微硬度由铜层、界面到钢芯逐渐增加;包覆态铜包钢线的抗拉强度为356 MPa,伸长率为31%;断口微观形貌为韧窝,表明其塑性良好,同时拉伸后的断口铜、钢并没有分离,进一步说明了铜-钢界面实现了冶金结合。

铜/钢复合线材不同工艺组织与性能分析

金属复合线材就是将两种或多种不同金属性能集于一身的新一代复合线材,铜覆钢线材兼具了钢的高强度和铜的优异导电性等特性,该材料在用作传输导线或同轴电缆方面的作用尤其巨大。本文研究了铜/钢双金属复合线材以及锌/钢双金属线材的界面形貌和界面成分,分析铜/钢双金属复合材料界面硬度规律,探索改善铜/钢双金属复合线材界面结合的最佳热处理工艺。根据对45钢、铜覆钢、铜覆钢(退火)、铜覆钢(轧制)的显微金相观察和截面硬度测试,发现通过固液相复合工艺制成的铜覆钢退火后的结合界面附近有着更为平缓的硬度过渡层,即Fe原子和Cu原子能够深入扩散至对方基体使钢芯与铜覆层稳定结合。结果表明,通过固液复合,冷变形处理和中间退火等工艺,可以获得边缘覆层均匀、界面冶金结合良好的铜/钢双金属复合线材。