工程科学学报.第42卷.第2期：216-224.2020年2月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.2:216-224,February 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.08.005;http://cje.ustb.edu.cn 水平连铸复合成形铜铝层状复合材料的组织与性能 王珺”，雷宇，刘新华)四，解国良)，江燕青)，张帅 1)北京科技大学新材料技术研究院材料先进制备技术教育部重点实验室，北京1000832)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北 京100083 ☒通信作者，E-mail:Liuxinhual8@163.com 摘要提出了一种可以制备冶金结合界面双金属复合板带的水平连铸复合成形新工艺，其具有短流程、高效的特点.采用 该工艺制备了截面尺寸为70mm×24mm(宽度×厚度)的铜铝复合板，获得了可行的制备参数，研究了所制备板坯的组织形貌 和性能.结果表明，铜铝复合板制备成形过程中，会形成由金属间化合物和共晶相组成的复合界面层.铝液和铜板表面接触 发生固液转变形成（Ⅱ）层：0相.随着铜原子不断的向铝液中扩散，当铜原子含量达到一定程度，0相发生固相转变形成(I)层： Y相.达到共品温度时，发生共品转变形成()层：α+0共晶组织.其中I层和Ⅱ层均为铜铝金属间化合物.是裂纹产生和扩展 的主要区域，因此界面层厚度是决定结合强度的重要因素.通过调整工艺参数可以优化凝固过程中铜铝复合板内的温度场 分布，进而控制复合界面层的形成过程，因此工艺参数之间的合理匹配是改善复合层组织结构和增大板坯结合强度的关键. 关键词水平连铸复合：铜铝双金属复合板：工艺参数：组织结构：结合强度 分类号TG249.7 Microstructure and properties of Cu-Al-laminated composites fabricated via formation of a horizontal continuous casting composite WANG Jun,LEI Yu,LIU Xin-hua,XIE Guo-liang,JIANG Yan-qing,ZHANG Shuai) 1)Key Laboratory for Advanced Materials Processing,Ministry of Education,Institute for Advanced Materials and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:Liuxinhual8@163.com ABSTRACT With the advantages of both Cu and Al,including high conductivity,good corrosion resistance,low density,and easy connectivity,Cu-Al-laminated composites become a substitute for copper plates which can be applied widely in the fields of telecommunication,the petrochemical industry,transportation,decorative buildings,and the aerospace,national defense,and military industries.Cu-Al-laminated composites can be prepared via various methods,such as the explosive combined method,rolling combined method,and cast-rolling combined method.However,all these methods are limited because of the complicated metal surface treatment which poses a restriction on the development of this kind of plate.To resolve this issue,a new process of horizontal continuous casting composite forming(HCCF)for bimetal composite plates with an interface of metallurgical bonding,which is regarded as a short and more efficient process,was presented in this paper.Cu-Al composite plates with a section size of 70 mm x 24 mm (width x thickness) were fabricated,whose feasible preparation parameters were further studied,along with the investigation of the microstructure and properties of the composite plate.The results show that consisting of intermetallic compounds and eutectic phase,an interfacial layer is formed during the preparation and formation of the Cu-Al composite plate.Layer II of is formed viaa solid-liquid transition during 收稿日期：2019-07-08 基金项目：国家高技术发展研究计划(863计划)资助项目(2013AA030706);中央高校基本科研资助项目(FRF-TP.18-016B1)水平连铸复合成形铜铝层状复合材料的组织与性能 王    珺1)，雷    宇1)，刘新华1) 苣，解国良2)，江燕青1)，张    帅1) 1) 北京科技大学新材料技术研究院材料先进制备技术教育部重点实验室，北京 100083    2) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北 京 100083 苣通信作者，E-mail：Liuxinhua18@163.com 摘    要    提出了一种可以制备冶金结合界面双金属复合板带的水平连铸复合成形新工艺，其具有短流程、高效的特点. 采用 该工艺制备了截面尺寸为 70 mm×24 mm（宽度×厚度）的铜铝复合板，获得了可行的制备参数，研究了所制备板坯的组织形貌 和性能. 结果表明，铜铝复合板制备成形过程中，会形成由金属间化合物和共晶相组成的复合界面层. 铝液和铜板表面接触， 发生固液转变形成（II）层：θ 相. 随着铜原子不断的向铝液中扩散，当铜原子含量达到一定程度，θ 相发生固相转变形成（I）层： γ 相. 达到共晶温度时，发生共晶转变形成（III）层：α+θ 共晶组织. 其中 I 层和 II 层均为铜铝金属间化合物，是裂纹产生和扩展 的主要区域，因此界面层厚度是决定结合强度的重要因素. 通过调整工艺参数可以优化凝固过程中铜铝复合板内的温度场 分布，进而控制复合界面层的形成过程，因此工艺参数之间的合理匹配是改善复合层组织结构和增大板坯结合强度的关键. 关键词    水平连铸复合；铜铝双金属复合板；工艺参数；组织结构；结合强度 分类号    TG249.7 Microstructure and properties of Cu–Al-laminated composites fabricated via formation of a horizontal continuous casting composite WANG Jun1) ，LEI Yu1) ，LIU Xin-hua1) 苣 ，XIE Guo-liang2) ，JIANG Yan-qing1) ，ZHANG Shuai1) 1) Key Laboratory for Advanced Materials Processing, Ministry of Education, Institute for Advanced Materials and Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: Liuxinhua18@163.com ABSTRACT    With the advantages of both Cu and Al, including high conductivity, good corrosion resistance, low density, and easy connectivity,  Cu –Al-laminated  composites  become  a  substitute  for  copper  plates  which  can  be  applied  widely  in  the  fields  of telecommunication, the petrochemical industry, transportation, decorative buildings, and the aerospace, national defense, and military industries. Cu–Al-laminated composites can be prepared via various methods, such as the explosive combined method, rolling combined method, and cast-rolling combined method. However, all these methods are limited because of the complicated metal surface treatment which poses a restriction on the development of this kind of plate. To resolve this issue, a new process of horizontal continuous casting composite forming (HCCF) for bimetal composite plates with an interface of metallurgical bonding, which is regarded as a short and more efficient process, was presented in this paper. Cu–Al composite plates with a section size of 70 mm × 24 mm (width × thickness) were  fabricated,  whose  feasible  preparation  parameters  were  further  studied,  along  with  the  investigation  of  the  microstructure  and properties of the composite plate. The results show that consisting of intermetallic compounds and eutectic phase, an interfacial layer is formed during the preparation and formation of the Cu–Al composite plate. Layer II of θ is formed via a solid–liquid transition during 收稿日期: 2019−07−08 基金项目: 国家高技术发展研究计划（863 计划）资助项目（2013AA030706）；中央高校基本科研资助项目（FRF-TP-18-016B1） 工程科学学报，第 42 卷，第 2 期：216−224，2020 年 2 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 2: 216−224, February 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.08.005; http://cje.ustb.edu.cn