项目名称: Cu/Al复合带固-液铸轧电流强化复合成形技术基础研究

项目编号: No.51474189

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 矿业工程

项目作者: 黄华贵

作者单位: 燕山大学

项目金额: 88万元

中文摘要: 铸轧复合成形工艺是近年来发展的一项节能新技术,它将快速凝固和轧制复合相结合,实现双金属层状复合材料的短流程、高效绿色生产。为解决大差异熔点金属复合带高效制备问题,本课题以Cu/Al复合带为对象,提出一种固-液铸轧电流强化复合新工艺,并围绕其热力学行为、界面反应扩散机制和残余应力控制等基础科学问题,研究脉冲电流对Cu/Al固-液金属润湿和界面反应扩散的影响规律和强化机理。将有限元方法、分子动力学和扩散相变原理相结合,建立界面反应扩散层生长热力学、动力学多尺度预测控制模型。研究非对称边界和形变系统下异步铸轧对界面结合强度、金属流动、翘曲缺陷和残余应力的影响规律和控制策略。通过对实验室现有双辊铸轧机的结构功能改造,将理论模型与样机实验相结合,综合考虑界面复合质量和尺寸形状精度,确定最佳设备结构与工艺参数。本项研究对提高双金属复合带的外场辅助短流程制备技术水平具有重要理论意义和实际应用价值。

中文关键词: Cu/Al复合带;固-液铸轧复合;反应扩散;脉冲电流强化;残余应力

英文摘要: Cast rolling cladding is a new energy-saving technology developped in recent years. It combines the rapid solidification with roll bonding, realizing the green production of bimetallic laminar composite material with high efficiency and in short process. In order to resolve the clading strip manufacturing between two high different melt point metals, aiming at of Cu/Al clad strip, a new forming technology of solid-liquid cast rolling with pulse electric current strengthening was put forward in this project. In order to investigate the core scientific problems such as the complex thermodynamic behaviors, interface reactive diffusion mechanism, residual stress control for the new forming process. A physical simulation experiment device was independently developed to study the influence law and strengthening mechanism of the pulse current on the wettability and reactive diffusion of Cu/Al solid-liquid metal interface at different temperature. By combining the finite element method and molecular dynamics with the theory of diffusive transformation, the thermodynamic and dynamic model and the multi-scale quality predictive control model for the growth of the bonding interface are established. According to the asymmetric thermal boundary and deformation system, the differential speed rolling was adopted and the control strategy and influence law of rolling parameters on the interface bonding strength, metal flow, warping defects and residual stress was investigated. Through the structure and function transformation of an existing twin roll caster, the best structure and process parameters was determined by combining the theoretical model with the prototype experiment. This study has important theory significance and practical application value in improving the forming technology level of bimetallic clad strip in short process assisted with high energy field.

英文关键词: Cu/Al clad strip;solid-liquid cast rolling bonding;reactive diffusion;pulse current strengthening;residual stress

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