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材料导报  2019, Vol. 33 Issue (10): 1706-1711    https://doi.org/10.11896/cldb.17100113
  金属与金属基复合材料 |
铜铝复合板铸轧工艺优化及实验分析
田捍卫1, 王爱琴1, 谢敬佩2, 苌清华1, 刘帅洋1
1 河南科技大学材料科学与工程学院, 洛阳 471023
2 有色金属共性技术河南省协同创新中心, 洛阳 471023
Optimization of Cast-Rolling Process of Copper Aluminum Composite Plate and Experimental Analysis
TIAN Hanwei1, WANG Aiqin1, XIE Jingpei2 , CHANG Qinghua1, LIU Shuaiyang1
1 School of Materials Science and Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023
2 Collaborative Innovation Center of Non-Ferrous Materials of Henan Province, Luoyang 471023
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摘要 本工作以水平式双辊铸轧机为研究对象,基于ANSYS Workbench平台的Fluent模块,用层流模型、凝固和融化模型处理,并用JMatPro软件获取1050Al的热物性参数,建立了铜铝复合板带铸轧过程的二维稳态有限体积模型。用正交模拟法研究了走坯速度、铝液浇注温度、铸轧区长度和铜带预热温度对铝液液相率分布的影响,并分析了速度迹线和温度场的分布规律。结果表明,铝液凝固受铸轧区长度和走坯速度影响较大,整体温度分布主要受铜带预热温度影响,并得出正交模拟参数优化范围为:走坯速度0.5~1.5 m·min-1、浇注温度963~1 023 K、铸轧区长度65~80 mm、铜带预热温度300~673 K。选择走坯速度0.5 m·min-1、浇注温度973 K、铸轧区长度80 mm、铜带预热温度300 K、铜带初始厚度2 mm进行铸轧实验,该铸轧工艺条件下铜铝复合板界面冶金结合状态良好, 通过线扫描和能谱分析确定了金属间化合物Al2Cu的存在。
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田捍卫
王爱琴
谢敬佩
苌清华
刘帅洋
关键词:  铜铝复合板  铸轧工艺  数值模拟  正交分析  凝固点    
Abstract: Taking the horizontal twin cast-rolling mill as the object of study, based on the Fluent module of ANSYS Workbench platform, using laminar model and model of solidification and melting processing, and the JMatPro software was used to obtain thermal parameters of the 1050Al, finally a two dimensional steady state finite volume model of copper aluminum composite strip cast-rolling process was established. The influence of the billet speed, the pouring temperature of aluminum liquid, the length of cast-rolling zone and the preheating temperature on aluminum liquid-liquid fraction distributions were studied by orthogonal simulation,and the regularities of distributions of temperature field and velocity pathlines were analyzed.The results show that the effect of aluminum liquid solidification by the length of cast-rolling zone and billet running speed is larger, the overall temperature distribution is mainly affected by the preheating temperature of copper strip, and the parameters optimization ranges in orthogonal simulation are as follows: the billet speed is 0.5—1.5 m·min-1, the casting temperature is 963—1 023 K, the length of the rolling zone is 65—80 mm and the copper preheating temperature is 300—673 K, the roll casting experiment was carried out, its process parameters are as follows: the billet speed is 0.5 m·min-1, the casting temperature is 973 K, the length of the rolling zone is 80 mm and the copper preheating temperature is 300 K. Moreover, the experimental results show that the metallurgy bonding state is good, the existence of intermetallic compound Al2Cu is determined by line scanning and energy spectrum analysis.
Key words:  copper-aluminum composite plate    cast-rolling process    numerical simulation    orthogonal analysis    solidification point
               出版日期:  2019-05-25      发布日期:  2019-05-16
ZTFLH:  TG335  
基金资助: 国家自然科学基金 (U1604251)
通讯作者:  aiqin_wang888@163.com   
作者简介:  田捍卫,2016年6月毕业于太原工业学院,获得学士学位。于2016年9月至今在河南科技大学材料科学与工程学院作为硕士研究生培养学习,主要研究方向为铜铝层状复合材料铸轧工艺优化。王爱琴,河南科技大学教授,博士研究生导师。1988年毕业于洛阳工学院铸造专业,1998年华中科技大学工学硕士毕业,2008年郑州大学理学博士毕业。主要从事金属材料成型过程控制、耐磨材料的研究与开发、金属材料成分设计、组织、性能及应用研究,铸件工艺及模具设计教学与研究工作。在耐磨材料的理论及应用,金属基复合材料,材料的强韧化理论及组织控制,大型铸钢件计算机组织模拟及工艺优化,铸造模具设计等方面取得较大进展。在国内外重要学术刊物上发表论文100余篇,申请国家专利30余项,出版学术专著4部。
引用本文:    
田捍卫, 王爱琴, 谢敬佩, 苌清华, 刘帅洋. 铜铝复合板铸轧工艺优化及实验分析[J]. 材料导报, 2019, 33(10): 1706-1711.
TIAN Hanwei, WANG Aiqin, XIE Jingpei, CHANG Qinghua, LIU Shuaiyang. Optimization of Cast-Rolling Process of Copper Aluminum Composite Plate and Experimental Analysis. Materials Reports, 2019, 33(10): 1706-1711.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.17100113  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2019/V33/I10/1706
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