熱處理對冷軋銅鋁復合板材界面擴散層結構的影響*

用銅鋁復合板替代純銅作為高壓導電材料, 可減少銅資源的消耗和減輕電器重量[1, 2] 用軋制[3]、爆炸焊接[4]、鑄造[5]以及表面沉積[6]等方法進(jìn)行復合, 再進(jìn)行擠壓、拉拔或軋制等工藝可制備銅鋁復合板材[7, 8] 熱處理能改善銅鋁復合板的界面結合狀況和力學(xué)性能 特別是冷軋復合板, 需要進(jìn)行擴散熱處理將復合界面的機械結合方式變?yōu)橐苯鸾Y合, 以提高其復合強度并改善板材的彎折性[9] 但是用擴散熱處理形成的復合界面層組織結構對板材的結合強度和板材的電學(xué)及力學(xué)性能有重要的影響, 其形成規律和結構特點(diǎn)以及與熱處理工藝的關(guān)系等是控制板材性能和制定熱處理的依據[10-13] 擴散熱處理工藝不同, 形成的界面擴散層結構也不同, 最終形成三層不同的擴散層, 且每層的相結構組成存在差異, 影響復合板的結合性能[14] Yang等[15]研究了熱處理工藝與擴散界面層中可能形成的金屬間化合物種類(lèi)的熱力學(xué)條件, 提出了銅鋁冷軋復合板在熱處理階段可形成三種銅鋁金屬間化合物; 陳志遠[16]的研究結果表明, 擴散熱處理后銅鋁雙金屬界面中間相結構由4種金屬間化合物構成 熱處理生成銅鋁冷軋復合板界面擴散層已成共識, 但是對擴散層的結構特別是擴散層中形成的金屬間化合物種類(lèi)及形成次序等問(wèn)題還未形成共識 為此, 本文制定了不同的熱處理工藝, 研究了擴散界面層結構形成規律, 分析了界面層的相結構, 以求深入認識銅鋁擴散界面層的結構特性 1 實(shí)驗方法 實(shí)驗用材料為工業(yè)純銅(牌號為T(mén)U1)和電工鋁(牌號為1050), 銅板和鋁板的初始尺寸分別為50 mm×14 mm×0.8 mm和50 mm×14 mm×12 mm 在鋁板的一側開(kāi)15°的坡口, 并將復合面的銅帶和鋁板進(jìn)行表面處理去除表面氧化層, 在等輥速等輥徑雙輥軋機(直徑450 mm×800 mm, 轉速70 r/min)中進(jìn)行軋制, 軋制復合一道次壓下率為68%, 軋制后銅層厚度分別為0.37 mm和0.41 mm, 鋁層厚度為3.57 mm 將軋制后的銅鋁復合板在箱式電阻爐中進(jìn)行擴散熱處理, 熱處理工藝參數分別為: 擴散熱處理溫度為300℃, 時(shí)間分別為5, 10, 15, 30, 60 min和10 h 用微區X射線(xiàn)衍射(XRD)、S3400型帶能譜分析(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM)及透射電子顯微鏡(TEM)觀(guān)察銅鋁冷軋復合板熱