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分析研究铜铝层状复合材料在各个领域的深加工研究

作者:2018-10-10 01:00阅读:文章来源:未知

  复合材料论文第三篇

  题目:分析研究铜铝层状复合材料在各个领域的深加工研究


  摘要:铜铝层状复合材料由于自身的优势而被广泛应用于各个研究领域。基于此, 本研究在概述铜铝层状复合材料相关理论的基础上, 对铜铝层状复合材料的界面性能以及深加工形成性能的研究进展进行了总结, 并分析了研究中存在的不足, 以希望为相关领域的研究提供方向。

  关键词:铜铝层状复合材料; 界面特性; 深加工;

复合材料

  0 引言

  在科技不断发展的过程中, 随着各种新兴技术和新产业的出现, 人们对材料的性能也提出了更高的要求。近年来, 层状复合材料的生产、研制以及应用日益受到人们的关注和重视。相比于单组元合金, 层状复合材料具有更好的综合性能, 因而被广泛应用于航空、机械、化工、电力、建筑以及核能等诸多领域。因此, 本研究重点对铜铝层状复合材料界面特性和深加工的研究进展进行了总结和分析, 以希望本文的研究能够为该领域的进一步研究和提高应用效果贡献力量。

  1 铜铝层状复合材料相关理论概述

  铜铝层状复合材料具有良好的导电、导热功能, 同时还具有较好的耐腐蚀性能和屏蔽功能。除了具有以上的优势外, 还具有质量轻、成本低以及美观等诸多优势。这是由于铜铝层状复合材料的这些优势而被广泛应用于各个领域。目前, 铜铝层状复合材料制备的主流方法主要有异步轧制复合、轧制复合、重力铸造、铸轧复合以及累积叠轧焊等等。在实际的应用过程中, 铜铝层状复合材料依据不同的需求, 需要进行不同程度的深加工轧制、弯曲等塑性变形工艺。深加工塑性变形中, 复合材料的界面层会对变形的能力、机理等产生影响, 因而需要对相应的参数进行合理的调整和协调。其中, 界面金属化合物的种类以及厚度等是制约材料塑性变形的关键因素。因此, 对铜铝层状复合材料的界面性能和深加工成形性能研究进展进行总结是十分必要的。

  2 铜铝层状复合材料界面特性

  2.1 界面层对复合板材变形性能的影响

  界面结合强度是铜铝复合板塑性变形能力的关键决定性因素。界面结合强度的高低与界面层的厚度以及相组成有密切的关系。在无界面层时, 界面主要是以机械咬合为主, 界面在较小的应变下会发生开裂的问题。界面层较厚时, 界面的冶金反应会过度, 化合物在应力较小的情况下也会发生开裂的现象。因此, 适宜的界面层厚度以及化合物对于改善界面结合强度有很大关联。有研究学者对此也展开了研究, 研究表明, 在退火时间为20min时, 退火温度对界面层的组成以及力学性能均有显著的影响。在退火温度不断升高的过程中, 铜层和铝层的塑性是不断增强的, 但过厚的金属间化合物胡导致界面层塑性的变形性能急剧下降, 裂缝也逐渐扩大[1]。还有研究学者对铜铝层状复合材料在轧制过程中的变化规律进行了研究。

  2.2 变形过程中界面开裂机理研究的现状

  铜铝层状复合材料在深加工的过程中, 复合失效的主要形式是界面层开裂和破碎。在制备铜铝层状复合材料的过程中, 无论是采用液-液复合法, 还是采用固-液复合法, 或者采用固-固冷轧+扩散退火复合法, 均需要依据铜铝二元项图, 界面则由多种金属间化合物组成。然而, 在实际的制备过程中, 铜铝层状复合材料界面化合物中会存在某些相的缺失。因此, 在制备铜铝层状复合材料的过程中, 界面厚度、化合物种类等会随着制备工艺的不同、参数的变化以及热处理参数的变化等发生变化。

  2.3 界面调控方法研究

  关于界面调控方法的研究, 有的研究学者提出了化学方法, 有的研究学者提出了物理方法[2]。还有的研究学者对传统制备工艺进行了改革和优化。从化学方法这一角度来说, 采用的方法主要有表面镀膜法、涂覆处理法等, 以一致界面反应。然而, 这些化学方法在实际的应用过程中, 局限在于工艺参数较为复杂。因此, 有研究学者提出了铝层Si合金化的工艺手段, 以提高界面的结合强度。从物力方法这一角度来说, 细化界面过渡层金属间化合物的晶粒尺寸等能够提高过渡层的塑性。从改进传统工艺这一角度来说, 有研究学者对阳极氧化技术展开了研究。总之, 无论采用何种方法, 都会导致成本的增加。因此, 在未来的研究中, 应重点对铜铝层状复合材料的工艺进行研究。

  3 铜铝层状复合材料深加工成形性能研究进展

  3.1 深加工轧制

  关于铜铝层状复合材料的研究, 不同的研究学者从不同的角度展开了研究。

  从深加工轧制这一角度来说, 我国诸多研究学者也对此展开了研究。有的研究学者采用累积叠轧配合中间高温短时在线退火方法制备了超薄铜铝复合电缆带, 厚度为0.12mm;有的研究学者采用5-6个道次轧制并配合低温长时间退火方法制备了铜铝复合箔。同时, 该研究学者在研究中还发现相比于冷轧而言, 温轧得到的铜铝复合箔平直度更高。通过对已有文献的检索和研究, 研究发现在对复合板深加工的过程中, 为有效防止界面开裂等情况的发生, 轧制过程中应采用多道次小变形轧制与退火工艺相结合的方式。

  3.2 厚度配比

  为进一步发挥铜的导热、导电等优良性能, 并最大限度利用高频电流的“趋肤效应”, 我国对铜铝层状复合材料的厚度比也给予了明确的规定。对此, 有研究学者也展开了研究。有的研究学者认为在轧制过程中, 铜层和铝层的压下率和总压下率的关系是正比关系, 即压下率随着总压下率的增加而呈现出增加的趋势。同时, 在研究中, 研究还表明, 铝的压下率会高于铜的压下率[3]。但在研究中, 仅对铜铝复合板的厚度变化规律进行了定性的分析, 却并没有进行定量的分析。

  3.3 复合板带翘曲和矫正

  从变形抗力这一角度来说, 相比于铝板, 铜板的变形抗力更大, 因而变形程度也就越小, 延展性也就越差。有研究学者对铜铝两种金属的协同并行产生的应力场进行了分析, 并提出了弯曲应力线性分布力学模型, 且导出了弯曲变形方程[4]。还有研究学者对复合板在轧制过程中存在的翘曲问题展开了研究。另外, 还有研究学者在研究中认为硬度是影响协同变形的关键因素。总之, 不同的研究学者从不同的角度展开了研究。

  4 铜铝层状复合材料深加工研究过程中存在的不足

  通过对已有文献的检索和研究, 尽管我国在铜铝层状复合材料的研究方面应取得了一定的成绩, 但也存在一定的不足。具体来说, 主要表现在以下几方面:第一, 界面层对铜铝层状复合材料使用性能以及深加工变形起到重要的决心性作用, 但是如何改变界面化合物的性能, 以提高界面层的塑性和协同变形能力还有待进一步的研究。第二, 新旧化合物的融合机制以及后续变形中新旧化合物协调变形机制等也需要进一步的研究。最后, 界面区位错增殖、运动等对界面结合性能的影响以及界面残余应力的测定也是未来值得进一步研究的方向。

  5 结论

  综上所述, 在本文的研究中, 我国在铜铝层状复合材料界面特性和深加工研究中, 已经取得了一定的成绩, 但依然需要进一步的研究。通过本文的研究, 希望能够为关于铜铝层状复合材料的深入研究指明方向。

  参考文献
  [1]夏兆辉, 姚辉, 孙谊媊, 等.铜铝复合材料在电力电气行业的研究和应用[J].热加工工艺, 2016, 13 (22) :24-28.
  [2]吕世敬, 谢敬佩, 王爱琴, 等.铜铝复合材料研究进展[J].特种铸造及有色合金, 2017, 37 (8) :844-849.
  [3]马江泽, 周存龙, 张校诚.压下率和异速比对异步轧制复合板平直度影响[J].重型机械, 2016, 12 (3) :104.
  [4]Ma Jiangze, Zhou Cunlong, Zhang Xiaocheng.The effect of different reduction and speed rate on the flatness of asymmetrical rolling Clad plate[J].Heavy Machinery, 2016, 13 (4) :20.

  范文一: 复合材料论文(名师推荐6篇)
  范文二: 铜铝复合材料的热处理问题研究
  范文三: 分析研究铜铝层状复合材料在各个领域的深加工研究
  范文四: MOFs复合材料在传感器和生物医药等领域的应用探究
  范文五: 探讨材料含水率及碳纤维处理方式对压敏性的影响

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