超薄铜铝复合电缆带累积轧制过程中的界面演化机制及力学性能控制研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51104141
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
26.0万
负责人：
宋鸿武
依托单位：
中国科学院金属研究所
学科分类：
E0414.材料冶金加工
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
程大勇；金鹏；陈岩；刘海；
关键词：
铜铝复合累积轧制界面结构力学性能超薄带

项目摘要

随着我国电力电缆行业的不断发展，厚度小于0.15mm超薄铜铝复合电缆带作为纯铜电缆带的替代材料在电子通讯信号传输领域有着广泛的应用前景。而目前有关铜铝复合板带的研究集中于厚度1mm以上的复合导电排、电缆内导体等的制备工艺、界面复合机制与结合强度关系研究。对于超薄铜铝复合板带的制备及界面结构、力学性能，表现完全不同，是亟待解决的科学问题。为此，本项目在采用累积轧制复合工艺成功制备0.12mm厚超薄铜铝复合带的基础上，系统研究铝铜复合带在多道次累积轧制和在线退火过程中的界面组织结构演化机制及其对力学性能的影响，重点关注受界面两侧晶粒尺寸影响的界面元素互扩散及各金属间化合物相生成的热力学和生长动力学模型，多道次复合过程中界面组织结构演化和复合机制，超薄尺度下界面组织结构对力学性能的作用机制，为超薄铜铝复合带生产工艺优化及组织性能控制提供理论依据，为复合电缆带的发展和规模化应用奠定基础。

结项摘要

随着我国电力电缆行业的不断发展，厚度小于0.15mm超薄铜铝复合电缆带作为纯铜电缆带的替代材料在电子通讯信号传输领域有着广泛的应用前景。而目前有关铜铝复合板带的研究集中于厚度1mm以上的复合导电排、电缆内导体等的制备工艺、界面复合机制与结合强度关系研究。对于超薄铜铝复合板带的制备及界面结构、力学性能，表现完全不同，其界面结构演化的有效预测和控制、力学性能的尺度效应及控制机理均是亟待解决的关键科学问题。. 本项目在采用累积轧制复合工艺成功制备0.12mm厚超薄铜铝复合带的基础上，系统研究了铝铜复合带在不同制备工艺方案下拉伸力学性能的变化规律、复合带界面层的演化规律及其对力学性能的作用机理。研究表明：与目前的低温长时退火工艺相比，本课题所设计的高温在线中间退火方案可以成为复合带轧制制备的一种有效手段；超薄铜铝复合带的力学性能对厚度特别敏感，改变初始坯料状态和降低中间退火温度可以改善最终复合带的力学性能。.首次将伴有相生成的非稳态扩散模型用于铜铝冷轧复合界面层生长动力学问题，建立的铜铝界面化合物生长动力学模型具有普适性，为可靠描述不同界面结合状态下的界面结构演化提供了新手段；提出基于真实界面组织结构的铜铝复合带拉伸力学性能虚拟分析方法，系统探讨了铜铝复合带拉伸力学性能的尺度效应；发现了控制尺度效应的无量纲参数—w/t（界面层厚度与复合带厚度的比值），并明确了控制铜铝复合电缆带拉伸力学性能的临界w/t值，对丰富金属材料性能尺度效应的理解具有重要的理论意义。.项目研究已发表EI论文2篇，投稿SCI论文2篇，作为单独章节参编专著1部，申报发明专利1项。结果已经在合作企业获得初步应用，通过优化工艺、合理控制界面结构和拉伸力学性能，解决了一直面临的铜铝复合电缆带使用时的断带问题，并有望在铜铝复合带的规模化生产和应用上获得推广应用。