【摘 要】
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铜铝复合板是一种金属层状复合材料,既具有铜的良好导电性和导热性能,又具有铝的质量轻,价格便宜等特点,因此被广泛应用于电力、汽车、能源和装饰等领域。为了响应汽车轻量化的要求和对铜资源的有效利用,同时考虑降低复合板成本及提高产品竞争力等原因,生产低铜层厚度比的新型动力电池用铜铝复合板成为一种趋势。本文采用固-液铸轧法生产6.7 mm厚T2/AA3003双层复合板（T2层厚度约0.8 mm）,采用冷轧和
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铜铝复合板是一种金属层状复合材料,既具有铜的良好导电性和导热性能,又具有铝的质量轻,价格便宜等特点,因此被广泛应用于电力、汽车、能源和装饰等领域。为了响应汽车轻量化的要求和对铜资源的有效利用,同时考虑降低复合板成本及提高产品竞争力等原因,生产低铜层厚度比的新型动力电池用铜铝复合板成为一种趋势。本文采用固-液铸轧法生产6.7 mm厚T2/AA3003双层复合板（T2层厚度约0.8 mm）,采用冷轧和退火工艺减薄至2.0 mm,接着冷轧至1.0 mm与AA5052熔体进行二次铸轧复合,实现低铜层厚度比三层铜铝复合板的制备。在此基础上系统研究了冷轧和退火工艺对T2/AA3003双层复合板和T2/AA3003/AA5052三层复合板组织和性能的影响,为新型动力电池用低铜层厚度比铜铝复合板的制备提供工艺指导和理论支持。主要研究结果表明:对于T2/AA3003双层复合板,其在铸轧过程中Cu/Al界面发生扩散反应,在界面中形成Al2Cu相。随着冷轧道次的增加,T2/AA3003双层复合板抗拉强度逐渐增加,延伸率则逐渐降低,抗弯强度逐渐增加,剥离强度先减小后增大。冷轧过程中双层复合板抗拉强度、延伸率以及抗弯强度的变化主要是由于纤维状晶粒宽度的降低以及加工硬化。当复合板厚度为2.0 mm时,弯曲试样铝面开始出现裂纹。剥离强度在复合板轧制至3.5 mm时降低到最低值0.75 N/mm,随后由于机械啮合力的作用在轧制到厚度为2.0 mm时剥离强度上升至6.28N/mm。T2/AA3003双层复合板轧制至2.0 mm厚度时,进行退火处理。随着退火温度由250℃增加到400℃,冷轧复合板抗拉强度由230.1 MPa降低到167.9MPa,而剥离强度先增加后降低。随着退火时间由1h增加到5h,抗拉强度由230.1 MPa降低到187.6 MPa。剥离强度也是先增加后降低。复合板抗拉强度、延伸率和抗弯强度的变化主要是因为退火消除了加工硬化。另一方面,由于退火温度和退火时间的增加,Cu/Al界面层的厚度不断增加,形成了较多的金属间化合物,从而影响了复合板的剥离性能。T2/AA3003/AA5052三层复合板与T2/AA3003双层复合板相比,抗拉强度明显增加,延伸率略有降低。三层铜铝复合板随着冷轧道次的增加,其抗拉强度由7.4 mm厚时的231.4 MPa增加到1.5mm的325.0 MPa,抗弯强度由377.5MPa增加到577.6 MPa。通过计算的方式,对T2/AA3003双层复合板和T2/AA3003/AA5052三层复合板的抗拉强度并进行研究,对比不同厚度下铜铝复合板各基体层抗拉强度综合的计算值和铜铝复合板的抗拉强度,抗拉强度的计算值均小于抗拉强度测量值。这是由于忽略了复层在轧制加工过程中抗拉强度的提高和界面结合强度的影响。从计算和实验两各方面证实了AA5052层的加入提高了复合板的抗拉强度。
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