娄敏轩等：铜包铝丝材的旋锻复合-拉拔成形与组织性能 ·1361· 率等力学性能.试样采用全截面试样，长度为 线材上截取横断面磨样抛光，并在金相显微镜下观 100mm,标距为40mm,试验设备为200kN万能试验 察其界面形貌.图4所示为两种典型复合结果，(a) 机，夹头移动速度3 mm.min-1 是实现良好复合的试样横断面典型形貌，(b)是未 实现良好复合的试样横断面典型形貌.若某工艺制 2结果与分析 备出线材的横截面如(a)所示，则视为该工艺可以 2.1复合线材的热旋锻成形 制备出界面结合良好的线材：若如(b)所示，则该工 设计旋锻温度为150~450℃，间隔为100℃， 艺不能制备出界面结合良好的线材.表1所示为不 变形量30%~50%，间隔为10%.从旋锻后的复合 同旋锻工艺条件时的结果 图4复合线材的横断面形貌.(a)复合良好的界面：(b)没有实现复合的界面 Fig.4 Morphology of cross section:(a)good bonding:(b)bad bonding 表1温度和变形量对界面结合状态的影响 次变形量为40%. Table 1 Effects of temperature and deformation on bonding 图5(a)是在350℃/40%条件下制备的复合线 界面结合状态 温度/℃ 材外观图，由图可见，复合线材较为平直，但外表面 30%变形量 40%变形量 50%变形量 并不十分平整，这是旋锻时锻锤敲打后所留下的痕 150 迹，通过后续拉拔加工可以消除.图5(b)所示为经 250 过两次旋锻后，直径为4.96mm复合线材的横断 350 面形貌，可以看出，铜铝界面结合良好，包覆铜层厚 450 度较为均匀，整体圆度较高. 注：√表示可以实现良好复合：×表示未实现良好复合 图6(a)是上述工艺制备得到的复合线材包覆 由表1结果可知，对于铜铝双金属旋锻复合成 铜层组织的取向成像图，可以看出，铜层组织形状不 形，变形温度在350℃时可实现单道次大变形量，有 规则，晶粒大小不均匀.图6(b)是铝芯的取向成像 利于提高界面结合质量，减少加工道次，提高生产效 图，铝芯大部分品粒粗大，铜层和铝芯内皆以小角品 率.所以，旋锻复合成形的合理工艺为350℃，单道 界为主（如表2所示）.其中红色为(001〉取向，绿 (a) 5 mm 图5热旋锻复合成形制备的铜铝复合线材.(a)复合线材外观图：(b)线材横断面形貌图 Fig.5 Cu/Al composite bars fabricated by hot rotary swaging:(a)composite bars;(b)morphology of cross section娄敏轩等: 铜包铝丝材的旋锻复合鄄鄄拉拔成形与组织性能 率等力 学 性 能. 试 样 采 用 全 截 面 试 样, 长 度 为 100 mm,标距为40 mm,试验设备为200 kN 万能试验 机,夹头移动速度 3 mm·min - 1 . 2 结果与分析 2郾 1 复合线材的热旋锻成形 设计旋锻温度为 150 ~ 450 益 ,间隔为 100 益 , 变形量 30% ~ 50% ,间隔为 10% . 从旋锻后的复合 线材上截取横断面磨样抛光,并在金相显微镜下观 察其界面形貌. 图 4 所示为两种典型复合结果,(a) 是实现良好复合的试样横断面典型形貌,( b) 是未 实现良好复合的试样横断面典型形貌. 若某工艺制 备出线材的横截面如( a)所示,则视为该工艺可以 制备出界面结合良好的线材;若如(b)所示,则该工 艺不能制备出界面结合良好的线材. 表 1 所示为不 同旋锻工艺条件时的结果. 图 4 复合线材的横断面形貌. (a) 复合良好的界面; (b) 没有实现复合的界面 Fig. 4 Morphology of cross section: (a) good bonding; (b) bad bonding 表 1 温度和变形量对界面结合状态的影响 Table 1 Effects of temperature and deformation on bonding 温度/ 益 界面结合状态 30% 变形量 40% 变形量 50% 变形量 150 姨 伊 伊 250 姨 伊 伊 350 姨 姨 伊 450 姨 伊 伊 注:姨表示可以实现良好复合; 伊 表示未实现良好复合. 图 5 热旋锻复合成形制备的铜铝复合线材. (a) 复合线材外观图; (b) 线材横断面形貌图 Fig. 5 Cu / Al composite bars fabricated by hot rotary swaging: (a) composite bars; (b) morphology of cross section 由表 1 结果可知,对于铜铝双金属旋锻复合成 形,变形温度在 350 益时可实现单道次大变形量,有 利于提高界面结合质量,减少加工道次,提高生产效 率. 所以,旋锻复合成形的合理工艺为 350 益 ,单道 次变形量为 40% . 图 5(a)是在 350 益 / 40% 条件下制备的复合线 材外观图,由图可见,复合线材较为平直,但外表面 并不十分平整,这是旋锻时锻锤敲打后所留下的痕 迹,通过后续拉拔加工可以消除. 图 5(b)所示为经 过两次旋锻后,直径为 准4郾 96 mm 复合线材的横断 面形貌,可以看出,铜铝界面结合良好,包覆铜层厚 度较为均匀,整体圆度较高. 图 6(a)是上述工艺制备得到的复合线材包覆 铜层组织的取向成像图,可以看出,铜层组织形状不 规则,晶粒大小不均匀. 图 6(b)是铝芯的取向成像 图,铝芯大部分晶粒粗大,铜层和铝芯内皆以小角晶 界为主(如表 2 所示). 其中红色为掖001业 取向,绿 ·1361·