《宽幅铜铝层状复合材料半熔态连续铸轧机理及界面控制》

铜铝复合材料兼有铜的高导电、导热和铝的质轻价廉的双重特性,是航空航天、电力、电子、新能源、通讯等战略新兴行业关键功能材料。开展铜铝复合材料的研究,“以铝节铜,以铝代铜”,减少高价铜资源的进口,对于中国有色资源战略结构调整具有十分重要的意义。鉴于传统复合制备技术无法生产宽幅、超薄铜铝复合板、带、箔材,限制了铜铝复合材料的广泛应用,该项目经数年产学研攻关,开发了铜铝无氧半熔态连续铸造轧制复合工艺,采用多尺度模拟计算和微观分析技术,揭示了铜铝复合界面结构和形成机理,阐明了复合板轧制过程界面演变规律、协同变形和强化机制;构建了复合板界面退火过程的生长动力学方程,攻克了界面结构控制和协同变形关键技术,开发了合理的加工工艺,研发了铜铝复合材料专用设备,建立了特有工艺的集成化工程技术生产线,从而实现了宽幅、超薄铜-铝、铜-铝-铜双金属复合板、带、箔材的全面生产。其主要技术创新如下:

(1)首创半熔态连续铸轧复合技术,实现了铜铝间高强度冶金结合,解决了复合过程的连续化生产和界面控制问题。

(2)基于多尺度模拟计算和观测分析技术,揭示了铜铝铸轧复合板界面化合物形成机理和微观结构演变规律。

(3)基于复合板协同变形、强化机制和退火过程界面的生长动力学规律,发明了铜铝复合板带深加工协同轧制和热处理制度,解决了超薄复合箔带生产的技术瓶颈。

(4)设计开发了高性能铜铝复合板带箔材产业化系列集成技术与成套设备,突破了产业化系列关键技术。

该项目参与起草了《铜铝复合板带》国家标准GB/T32468-2015,已颁布实施;已申请授权发明专利5项,实用新型专利1项。在国内外学术期刊发表论文发表论文8篇,其中SCI收录7篇,中文核心1篇。完成成果评价2项,项目达到国际领先水平。

利用该技术在国际上首次生产出了宽度大于1000 mm的铜铝复合板带,抗拉强度达到127 MPa,延伸率达到44%;首次将铜铝复合材料轧制到0.1 mm的箔材,并且开发了多品种铜铝幅板复合宽带和箔材,填补了宽幅铜铝复合材料和超薄复合箔材的世界空白。

利用该项目技术已建立生产线4条,近三年新增产值30.5亿元,新增利税5.1亿元,间接效益超过120亿元。开发的包括铜-铝、铜-铝-铜在内的板、带、箔等复合产品二十多个,已成功应用于动力电池、大型电力、电子信息、LED等上百家企业,有效降低国家铜资源的消耗,解决了铜铝两种导体的完美过渡连接,为下游客户降低几十亿到几百亿的成本,具有良好的社会效益和综合经济效益。

成果说明

宽幅铜铝层状复合材料半熔态连续铸轧机理及界面控制技术分别解决了复合、轧制和热处理中的过程控制问题,扩宽了铜铝复合板的厚度、宽度以及铜层比例范围。厚度范围不经过冷轧可以直接5-20mm,铜层比例5-35%,铜层宽度9-1000mm宽度的全范围生产,稳定形成了双面复合以及局部复合的技术。冷轧和热处理工序和研究稳定,对于不同宽度、不同铜层比例形成了不同的系列的轧制热处理工序,形成了成套的轧制热处理工艺,目前已经生产0.1×1000mm宽的单面复合箔材,以及0.1×600mm的双面铜铝复合箔材,属于国际首创。该技

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