国网河南省电力公司叶中飞和中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心江鸿翔等人利用固-液复合铸造法实现了Al-Mg-Si合金与Cu-Cr-Zr合金的复合制备,对所制备Al-Mg-Si/Cu-Cr-Zr双金属复合材料的组织及性能进行表征分析。结果表明:复合材料中铝合金侧主要由α-Al基体和(Mg, Si)相组成;铜合金侧主要由铜基体和富Cr相组成;复合材料界面过渡层厚度约5~10 μm,主要由铜和铝元素组成,过渡层中未见明显的析出相。随着复合材料中铜合金侧厚度的增加,材料的抗拉强度提高;随着环境温度的降低,铝/铜复合材料的抗拉强度先逐渐提高然后降低;当环境温度为零下30 ℃,复合材料的抗拉强度约390 MPa。
本文作者利用固-液复合铸造实现了Al-Mg-Si合金与Cu-Cr-Zr合金的复合制备,并对所制备Al-Mg-Si/Cu-Cr-Zr双金属复合材料的组织及性能进行表征分析。
图1给出了铝/铜复合材料铝、铜界面处的显微组织形貌及能谱分析结果。可见,在复合材料的铝、铜界面处形成了明显的过渡层,界面过渡层厚度约5~10 μm,主要由铜和铝元素组成,过渡层中未见明显的析出相,且界面过渡层与铝合金侧、铜合金侧均结合良好。
图1 铝/铜双金属复合材料截面显微组织及能谱分析结果
Fig.1 Microstructure and EDS images on the interfaces of aluminum/copper bimetal composite
图2给出了不同铝、铜厚度比的试样在室温下的抗拉强度。可以看出,随着复合材料中铜合金侧厚度的增大,材料的整体抗拉强度提高。这是因为组成复合材料的铜合金抗拉强度高于铝合金抗拉强度,铜合金含量的增加有助于提升复合材料的抗拉强度。
图2 不同铝铜厚度比的铝铜双金属复合材料的室温拉伸强度
Fig.2 Tensile strength of aluminum/copper bimetal composite with different Al/Cu thickness ratio
选取铝、铜厚度比为1∶2的复合材料为对象,研究不同环境温度对复合材料力学性能的影响,结果见图3所示。随着环境温度的降低,铝/铜复合材料的抗拉强度先逐渐提高然后减小。
图3 不同低温温度下铝铜双金属复合材料的拉伸曲线
Fig.3 Tensile curves of aluminum/copper bimetal composite at different low temperatures
(1)利用固-液复合铸造法实现了Al-Mg-Si合金与Cu-Cr-Zr合金的复合制备。复合材料中铝合金侧主要由α-Al基体以及(Mg, Si)相组成,铜合金侧主要由铜基体和富Cr相组成;复合材料界面过渡层厚度约5~10 μm,主要由铜和铝元素组成,过渡层中未见明显的析出相。
(2)随着铝/铜复合材料中铜合金占比的增加,复合材料的抗拉强度增大;随着环境温度的降低,复合材料的抗拉强度先逐渐增大然后减小;温度为零下30 ℃时复合材料的抗拉强度约为390 MPa。
本文引用格式:
叶中飞,吕中宾,卢明,江鸿翔,李世欣,李彦强,赵九洲,何杰,张丽丽.固-液复合铸造铝/铜双金属复合材料组织及性能研究[J].铸造技术,2022,43(03):176-179.
DOI:10.16410/j.issn1000-8365.2022.03.003.
叶中飞
(1987—),高级工程师,博士. 主要从事金属材料方面的工作.
江鸿翔
(1988—),副研究员,博士. 主要从事合金凝固方面的工作.担任辽宁省颗粒学会理事,中国空间科学学会微重力科学与应用研究专业委员会青年委员。主持和参与各类国家级和省级项目多项,目前主要从事合金凝固方面的工作.