论文标题：Interfacial Shear Fracture Behavior of C18150Cu/1060Al/C18150Cu Trilayered Composite at Different Temperatures

论文链接：http://www.mdpi.com/1996-1944/18/3/559

期刊名：Materials

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/materials

作者介绍

王渠东，上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心二级教授、长聘教授，承担国家863、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目60余项。获国家科技进步二等奖1项、国防科技进步二等奖1项、其它省部级科技一等奖7项、二等奖4项、中国发明专利优秀奖1项，获授权发明专利64项，发表论文460余篇。

蔡会生，博士（后），内蒙古工业大学材料科学与工程学院，主持内蒙古自然科学基金项目、内蒙古高等学校科学技术研究项目、科技兴蒙行动计划项目等项目6项，发表论文40余篇，申请发明专利10余项，已授权发明专利3项，出版学术专著1部，撰写英文学术著作章节1章，参编团体标准1项，入选江苏省科技副总计划。

文章导读

铜铝层状复合材料具有优异的导电导热性能、质轻、成本低等优点，其在电工电子、新能源汽车、移动通讯等领域具有广阔的市场应用前景，是一种有效替代铜或铜合金的新型复合材料。随着科技的发展，对高性能铜铝层状复合材料的需求越来越大，而铜铝界面的剪切断裂行为对于深入分析铜铝层状复合材料界面对材料性能的影响至关重要。上海交通大学王渠东教授及其团队在 Materials 期刊发表的文章 (Interfacial Shear Fracture Behavior of C18150Cu/1060Al/C18150Cu Trilayered Composite at Different Temperatures)，介绍了通过高温无氧轧制工艺制备的铜铝层状复合材料在不同温度下的界面剪切断裂行为，该研究对于揭示铜铝层状复合材料界面剪切断裂机制、制备高界面结合强度的铜铝层状复合材料具有重要意义。

研究过程与结果

作者通过高温无氧轧制制备技术，制备了C18150Cu/1060Al/C18150Cu层状复合材料，对平行于轧制方向和垂直于轧制方向的界面微观组织进行了系统研究。研究结果表明行于轧制方向和垂直于轧制方向的界面微观组织均由Al2Cu、AlCu、Al4Cu9三种金属间化合物组成，平行于轧制方向和垂直于轧制方向的界面状态不同，平行于轧制方向的界面多以平齐为主，而垂直于轧制方向的界面存在大量铜和铝相互啮合的位置，使铜和铝之间构成机械互锁，界面结合方式为冶金结合与机械结合共存的混合结合形式。高温无氧轧制制备技术制备的C18150Cu/1060Al/C18150Cu层状复合材料具有较好的界面结合强度，室温下界面剪切强度可达56.83MPa，且具有较好的热稳定性，当测试温度小于150℃时，界面剪切强度均能保持在50MPa以上，但随着测试温度增加，界面剪切性能急剧降低。

C18150Cu/1060Al/C18150Cu 层状复合材料不同温度下的界面剪切性能

不同温度下进行剪切测试后，复合材料的剪切断口呈现不同的断裂形貌。室温下复合材料的剪切断口主要发生在界面处，在断口处的铜表面会附着有少量小尺寸的铝，这部分铝与铜的界面处存在金属间化合物。随着测试温度的增加，铜表面附着的铝的尺寸和含量逐渐增加。在较低温度下，复合材料的剪切断裂主要发生在界面处。但随着测试温度的进一步增加，铝的强度急剧降低，致使断口处铜表面附着的铝进一步增加，直至出现大片状附着的铝以及卷曲状的未完全与铜剥离的铝，与铜未完全剥离的铝表面会附着有金属间化合物。当测试温度继续增加，复合材料的剪切断口将会转变为以铝层断裂为主，并伴随少量界面断裂，直至出现完全铝层断裂现象。当剪切断裂发生在界面处时，该界面实际上是金属间化合物与铜的界面，即界面化合物与铜的结合强度要小于其与铝的结合强度。剪切测试温度直接影响复合材料的剪切断裂机制，随着测试温度增加，剪切断裂将逐渐由界面剪切断裂转变为Al层断裂和界面处断裂同时存在的混合剪切断裂形式，直至形成完全铝层断裂形式。

C18150Cu/1060Al/C18150Cu 层状复合材料在不同温度下的剪切断裂机制示意图

研究总结

本文介绍了通过高温无氧轧制制备技术制备的C18150Cu/1060Al/C18150Cu层状复合材料在不同温度下的界面剪切断裂行为，界面剪切强度随着测试温度的增加而降低，室温下界面剪切强度为56.83MPa，测试温度为350℃时降至20.95MPa。测试温度直接影响界面剪切断裂行为，在较低温度下剪切断裂时以界面剪切断裂为主，350℃下剪切断裂时，以铝层断裂为主。随着测试温度增加，剪切断裂机制逐渐由铜与金属间化合物的界面剪切断裂转变为铝层断裂。

Materials 期刊介绍

主编：Maryam Tabrizian, McGill University, Canada; Prof. Dr. Yuguang Ma, South China University of Technology, China

主要关注材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等，以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征、建模等。

*JCR Q2 at “Metallurgy and Metallurgical Engineering”, “Physics, Applied”, “Physics, Condensed Matter”, and “Materials Science, Multidisciplinary” Categories

*Scopus Q1 at “Condensed Matter Physics” Category