纯铜包覆铝合金复合材料界面组织与性能研究

作者：檀晓轲; 刘新华^*; 解国良

来源：稀有金属, 2022, 46(07): 862-872.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.xy19100013

• 铜包铝合金复合材料
• 显微组织
• 性能
• 界面形成模型

本文采用立式连铸直接复合的方法制备了直径为20 mm，铜包覆层厚度为2 mm的纯铜包覆铝合金(铜包铝合金)复合棒材，并通过扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等研究了Cu/Al界面的结构与相组成规律，提出了连铸复合铜包铝合金的界面模型及形成机制。结果表明，铜包铝合金复合材料界面层从铜包覆一侧到铝芯一侧主要由3个亚层构成，即靠近铜侧的Cu9Al4层(亚层I)，厚度较为均匀，约3μm；中间层为CuAl2层(亚层Ⅱ)，呈胞状，厚度不均匀，在10～40μm之间；靠近铝芯一侧为α-Al+CuAl2伪共晶组织(亚层Ⅲ)，呈片层状分布，厚度较大，约为200μm，而且α-Al+CuAl2伪共晶组织(亚层Ⅲ)中有铝合金中合金元素形成的复杂析出相和残存未转变的高温Cu3Al2+x相。纳米压痕实验结果表明，亚层I的显微硬度最高，平均值为7.26 GPa；亚层Ⅱ的硬度次之，平均值为5.77 GPa；亚层Ⅲ的硬度最低，平均值为2.39 GPa。界面结合强度测试的结果表明，铝合金中的合金元素在界面处偏聚形成的析出相略微降低了界面结合强度。

• 单位
  新金属材料国家重点实验室; 北京科技大学