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第一章 绪论1

第一节 金属基复合材料简介1

1.金属基复合材料分类1

2.金属基复合材料特点4

3.金属基复合材料制备工艺5

4.金属基复合材料研究历史及现状9

第二节 金属复合线材11

1.常见的几种金属复合线材11

2.复合线的结构特点及其应用13

3.铜包铝复合线材及母排14

4.铜包铝复合材料的制备工艺16

5.铜包铝线工艺技术的研究现状与发展前景23

第三节 双金属复合材料连铸技术的研究现状及其进展26

1.用连续铸造法制备梯度材料26

2.电磁控制双金属连铸工艺27

3.CPC法和ESS LM法29

4.复合线材的铸拉工艺31

5.反向凝固连铸工艺31

6.电渣熔铸生产复合双金属材料32

7.采用双结晶器形式的双金属复合材料连铸工艺方法33

第四节 铜包铝复合材料产业背景及意义35

1.产业背景35

2.产业化意义36

第五节 小结37

参考文献37

第二章 充芯连铸复合工艺数值模拟及其工艺规律46

第一节 铜铝双金属棒坯连续铸造过程数值模拟的方案设计46

1.充芯连续铸造工艺的过程分析46

2.数学模型及其离散化51

3.凝固的潜热处理52

4.气隙的处理53

第二节 程序介绍53

第三节 数值计算结果及其分析61

1.复合坯形成过程的温度变化特征61

2.正交实验65

3.工艺优化结果67

第四节 充芯连续铸造工艺制备铜包铝复合坯的复合机制探讨68

1.扩散结合68

2.工艺因素对中间结合层的影响70

第五节 小结75

参考文献76

第三章 充芯连铸法制备铜包铝棒坯工艺设计77

第一节 充芯连铸法介绍77

1.工艺原理77

2.工艺流程79

第二节 流程设计及设备制造80

1.连铸机的机械部分80

2.金属的熔炼及浇注方案81

3.坩埚的设计89

4.结晶器的设计95

5.连铸坯的牵引机构98

6.测控系统99

7.冷却装置101

第三节 小结102

参考文献102

第四章 铜包铝充芯连铸工艺研究104

第一节 工艺试验中重点解决的问题104

第二节 充芯连铸复合工艺制备铜包铝棒坯的可行性试验104

1.铜棒坯的试拉105

2.包覆金属管的试拉过程106

3.铜包铝棒坯的试拉试验109

第三节 铜液翻滚与氧化的抑制117

第四节 外层铜管表面质量的改善119

1.裂纹的形成机制分析120

2.外层铜管出现表面横裂的原因121

3.工艺参数对固-液界面位置的影响121

4.工艺参数对铜管表面质量的影响126

5.连铸铜管的试验和工艺的优化127

第五节 铜包铝复合棒坯过渡层厚度的控制130

1.铝和铜的结构与性能特点130

2.铝液和铜棒反应过程的模拟试验131

3.连铸过程热平衡分析133

4.结晶器石墨衬套的改进135

5.铝液的净化及浇注温度的控制135

6.二次冷却水的设置137

7.芯管的设计及芯管内温度场的分析139

第六节 铜包铝复合棒坯连铸试验及工艺参数的优化140

第七节 小结142

参考文献143

第五章 气压顶出铜包铝充芯连铸145

第一节 工艺方案145

1.工艺原理145

2.工艺方案145

第二节 气压顶出铜管的拉拔149

第三节 气压顶出铜包铝复合铸坯的拉拔153

第四节 小结156

参考文献157

第六章 复合棒坯的组织分析及性能试验158

第一节 不同复合情况的宏观组织对比158

第二节 不同复合情况的微观组织分析158

1.铜铝界面的金相组织及线扫描结果159

2.铜铝界面的物相分析结果162

第三节 不同复合情况的剪切试验164

第四节 生成的化合物对后续加工的影响167

第五节 气压顶出铜包铝复合棒坯的组织分析及性能试验168

1.复合层分析168

2.剪切试验169

3.微观组织分析171

第六节 小结172

参考文献172

第七章 铜包铝线的成形工艺及组织分析与性能测试174

第一节 静液挤压工艺174

1.静液挤压法的基本原理174

2.工艺参数的确定175

3.铜包铝复合棒坯的挤压制品177

第二节 拉拔工艺179

1.拉拔的特点与影响因素179

2.拉拔的特点179

3.影响拉拔力的因素180

4.拉拔配模181

5.拉拔时的润滑183

6.拉拔制品184

第三节 加工制品的组织分析184

1.挤压拉拔后的截面变化184

2.挤压拉拔制品的宏观组织对比185

3.挤压拉拔制品的微观组织对比185

4.挤压尾部的组织分析188

第四节 铜包铝复合线材的物理性能测试191

1.显微硬度测试191

2.导电性能194

3.力学性能194

第五节 小结196

参考文献196

第八章 铜包铝复合材料复合机制及界面形成机制198

第一节 金属复合材料的复合机制及其研究进展198

1.复合机制的研究内容198

2.界面研究的主要理论及界面分类200

3.属包覆复合材料的复合机制研究内容及其手段200

第二节 充芯连铸铜包铝界面形成机制202

1.铜包铝的界面组织分析202

2.铜包铝界面形成机制205

3.铜包铝固液界面形核热力学212

4.铜铝固液界面形核动力学215

第三节 小结218

参考文献219