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双金属复合管固-液铸轧复合工艺环形布流器设计及其流场模拟

黄华贵 , 季策 , 董伊康 , 杜凤山

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160307.001

为解决双金属复合管固-液铸轧复合(SLCRB)工艺覆层熔体金属的环形均匀稳定布流问题,提出并设计了一种带有三级环形阶梯分流和锥形缓冲的环形布流器,并且基于商用软件 Fluent 建立了稳态布流过程的流体动力学模型,分析了布流器结构和铸轧速度对系统流场的影响,给出了获得均匀、稳定出口流场的布流器内部结构和布流条件,并用水模实验进行验证。结果表明:布流器内通道高宽比不小于1有利于均匀分流,并且锥形缓冲区的均流缓冲作用至关重要。以1.2 m/min的铸轧速度成功制备了外径为38 mm、内径为26 mm的铅-铝双金属复合管,覆层金属厚度均匀、界面结合效果良好。

关键词: 双金属复合管 , 固-液铸轧复合 , 环形布流器 , 流场 , 计算流体动力学

Cu/Al复合带固?液铸轧复合界面演化

黄华贵 , 董伊康 , 燕猛 , 杜凤山

中国有色金属学报(英文版) doi:10.1016/S1003-6326(17)60119-5

利用固?液铸轧复合(简称SLCRB)技术,在d160 mm×150 mm二辊实验铸轧机上制备Cu/Al复合带,并对其界面扩散层的反应程度、反应产物组成及显微组织演变规律进行SEM、EDS和XRD分析.结果表明,铸轧液相熔池内,液态铝液与铜带接触后在其表面形成初始渗铝层,界面成分主要为 α(Al)+CuAl2,且扩散层厚度在高温下逐渐生长变厚,最厚处约为10μm;进入低于kiss点的固相区后,扩散层在剧烈轧制延伸变形作用下破裂,界面两侧原始基材被挤出接触后形成新的复合界面,在铸轧出口处形成沿轧制方向弥散分布的CuAl2、CuAl和Cu9Al4,扩散层平均厚度由10μm减薄至5μm且较为均匀.剥离和折弯性能测试结果表明,所制备的Cu/Al复合带剥离断裂面出现在Al基体侧,断口呈显著韧性断裂,试件经90°~180°折弯后未出现界面撕裂现象.研究成果为高效短流程制备Cu/Al复合带提供了工艺基础.

关键词: Cu/Al复合带 , 固?液铸轧复合 , 复合界面 , 反应扩散 , 剥离测试

Cu/Al复合带固-液铸轧热-流耦合数值模拟及界面复合机理

黄华贵 , 季策 , 董伊康 , 杜凤山

中国有色金属学报

双金属层状复合带固?液铸轧成形是集快速凝固与轧制复合为一体的短流程新工艺,为揭示固相覆层金属带材与基体熔体在双辊铸轧区内的复合机理,以d160 mm×150 mm双辊实验铸轧机为对象,利用Fluent商用软件建立Cu/Al固?液铸轧复合过程二维热?流耦合计算模型,研究铸轧速度、浇注温度、铜带厚度和预热温度对熔池流场、KISS点位置与复合界面温度分布的影响规律。Cu/Al固?液铸轧复合实验结果表明,铸轧区内固?液接触区、固?半固态粘连区、固?固轧制复合区界面结合效果呈现递进式强化规律,显示出温度和轧制压力对界面复合的重要作用,对成形工艺制定具有重要的指导意义。

关键词: 固-液铸轧复合 , Cu/Al复合带 , 双辊铸轧 , 热-流耦合 , 复合界面

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