银包铝棒材立式连铸复合成形制备工艺

施兵兵¹，刘新华^1,2，谢建新^1,2，谢明³

1. 北京科技大学新材料技术研究院2. 北京科技大学先进材料制备技术教育部重点实验室3. 贵研铂业股份有限公司

摘 要：以直径20 mm,包覆比50%的银包铝细棒为研究对象,通过有限元数值模拟以及相应的实验验证,得出了银包铝复合材料立式连铸复合成形工艺的边界条件.采用Pro CAST软件模拟了立式连铸成形过程,得出各工艺参数对连铸结果的影响规律,给出了可行的连铸工艺参数范围及工艺调控策略,以模拟结果为指导,制备出表面质量高、复合界面效果良好的银包铝复合棒材.实验结果表明,芯管长度、连铸速度对结果的影响最大,芯管长度影响了芯管出口处双金属的接触温度、接触时间,并直接改变了铝芯固液界面的相对位置.当芯管长度过短时,银铝界面反应较强烈,当芯管长度过长时,芯棒冷却强度大,芯部铝产生明显的冷隔.随着连铸速度的增大,银的固液界面到芯管出口距离逐渐减小,铝的固液界面距出口距离逐渐增大;铝液铸造温度升高,冷却水减少也会带来相似的作用.结果显示,芯管长度30 mm,速度37～67 mm·min-1,银的铸造温度1225～1325℃,铝的铸造温度800℃,冷却水流量约300 L·h-1是可行的银包铝连铸工艺.

关键词：复合材料;银包铝;连铸复合;数值模拟;制备;