222 工程科学学报，第42卷，第2期 (b) (c) 40 mm dmonion 图10不同轧制温度铜铝复合板坯轧制后表面形貌.(a)200℃：(b)250℃：(c)300℃ Fig.10 Surface morphologies of Cu-Al composite plates rolled at different rolling temperatures:(a)200 C;(b)250 C;(c)300 C 14 800 成具有胞状组织结构的日相复合层.此时铜板表 ☐复合层厚度12.3 758.2 剥离强度 面的铜原子仍然向复合层中扩散，但是在复合层 三600 10 底部已经形成了稳定的0相，阻碍了铜原子的扩 8.6 467.9 散，导致铜原子在复合层底部富集.当铜原子的含 400 400.2 6 量达到一定程度时，复合层底部先形成的日相发 4 生固相转变，形成Y相并以y,的速度向日相中生 200 107.1 2 长，如图12(b)所示.当含有铜原子的铝液相层的 0 温度降到共品温度548℃时，发生共品转变形成 40 60. 80 100 拉坯速率/(mm'min) α+0相，最后温度降到室温，在铜铝复合板中形成 由+0共晶组织、日相和y相组成的复合层，如 图11不同拉坯速率下复合层和结合强度的关系 Fig.11 Relation between composite layer and bonding strength at 图12(c)所示 different drawing rates 综上所述，在铜铝复合板凝固过程中，铝液和 铜板表面接触，发生固液转变形成日相并阻碍铜 复合连铸开始阶段，铝液和已凝固的铜板表 原子的扩散，使铜原子在复合层底部富集，当铜原 面接触时，接触面上的铜原子以'u的速度迅速溶 子的含量达到一定程度时，复合层底部先形成的 解、扩散到铝液中形成含有铜原子的铝液相层，并 0相发生固相转变形成γ相，最后当含有铜原子的 在铜板表面发生固液转变形成0相核心，如图12(a) 铝液相层的温度降到共晶温度548℃时，发生共 所示.随着连铸过程的进行，复合板进入结晶器 晶转变形成a+0相921-22 中，由于结晶器的强烈冷却作用，在复合层内形成 3.3工艺参数对复合层形成过程的影响机制 较大的温度梯度，日相在较短的时间内形成稳定的 由复合界面层的形成过程可知，日相和y相的 固液界面并沿热流的反方向以的速度生长，形 形成和长大主要受复合界面层的凝固速率和凝固 (b) A(固相 A(固相+液相) 1(液相 :a+0(固相) Cu扩散区（液相 Cu扩散区（液相） 0(固相 长0 1=0(固相)》 :0固相) Y(固相V 1:y(固相) Cu(固桶 Cu(固相) Cu(固相 传热方向 传热方向 传热方向 时间 图12复合层形成过程示意图.(a)固液转变阶段：(b)固相转变阶段：(c)共晶转变阶段 Fig.12 Diagram of the composite layer formation process:(a)stage of solid-liquid phase transformation;(b)stage of solid phase transformation, (c)stage of eutectic transformation复合连铸开始阶段，铝液和已凝固的铜板表 面接触时，接触面上的铜原子以 vcu 的速度迅速溶 解、扩散到铝液中形成含有铜原子的铝液相层，并 在铜板表面发生固液转变形成 θ 相核心，如图 12（a） 所示. 随着连铸过程的进行，复合板进入结晶器 中，由于结晶器的强烈冷却作用，在复合层内形成 较大的温度梯度，θ 相在较短的时间内形成稳定的 固液界面并沿热流的反方向以 vθ 的速度生长，形 成具有胞状组织结构的 θ 相复合层. 此时铜板表 面的铜原子仍然向复合层中扩散，但是在复合层 底部已经形成了稳定的 θ 相，阻碍了铜原子的扩 散，导致铜原子在复合层底部富集. 当铜原子的含 量达到一定程度时，复合层底部先形成的 θ 相发 生固相转变，形成 γ 相并以 vγ 的速度向 θ 相中生 长，如图 12（b）所示. 当含有铜原子的铝液相层的 温度降到共晶温度 548 ℃ 时，发生共晶转变形成 α+θ 相，最后温度降到室温，在铜铝复合板中形成 由 α+θ 共晶组织、 θ 相和 γ 相组成的复合层 ，如 图 12（c）所示. 综上所述，在铜铝复合板凝固过程中，铝液和 铜板表面接触，发生固液转变形成 θ 相并阻碍铜 原子的扩散，使铜原子在复合层底部富集，当铜原 子的含量达到一定程度时，复合层底部先形成的 θ 相发生固相转变形成 γ 相，最后当含有铜原子的 铝液相层的温度降到共晶温度 548 ℃ 时，发生共 晶转变形成 α+θ 相[19,21−22] . 3.3    工艺参数对复合层形成过程的影响机制 由复合界面层的形成过程可知，θ 相和 γ 相的 形成和长大主要受复合界面层的凝固速率和凝固 40 mm 40 mm 40 mm (a) (b) (c) 图 10    不同轧制温度铜铝复合板坯轧制后表面形貌. （a） 200 ℃; （b） 250 ℃; （c） 300 ℃ Fig.10    Surface morphologies of Cu–Al composite plates rolled at different rolling temperatures: (a) 200 ℃; (b) 250 ℃; (c) 300 ℃ 40 60 80 100 0 200 400 600 800 复合层厚度 复合层厚度/μm 拉坯速率/(mm·min−1) 剥离强度 0 2 4 6 8 10 12 14 剥离强度/MPa 400.2 8.4 107.1 12.3 467.9 9.8 758.2 8.6 图 11    不同拉坯速率下复合层和结合强度的关系 Fig.11     Relation  between  composite  layer  and  bonding  strength  at different drawing rates (a) (b) (c) Al (液相) Cu (固相) 传热方向 Cu 扩散区 (液相) θ (固相) 传热方向 传热方向 时间 Al (固相+液相) Al (固相) Cu (固相) Cu (固相) Cu 扩散区 (液相) vθ Ⅱ: θ (固相) vγ Ⅰ: γ (固相) Ⅱ: θ (固相) Ⅰ: γ (固相) Ⅲ: α+θ (固相) vCu vCu 图 12    复合层形成过程示意图. （a） 固液转变阶段；（b） 固相转变阶段；（c） 共晶转变阶段 Fig.12     Diagram  of  the  composite  layer  formation  process:  (a)  stage  of  solid ‒liquid  phase  transformation;  (b)  stage  of  solid  phase  transformation; (c) stage of eutectic transformation · 222 · 工程科学学报，第 42 卷，第 2 期