【摘 要】
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钛板具有优异的耐腐蚀性能,其被广泛用做电极基体材料,但钛板存在电阻率大这一问题,因此考虑加入导电性良好的铜金属,使电极同时拥有高导电和耐腐蚀性能。为保持钛金属和铜金属材料所具有的优异性能,本课题考虑在室温下制备钛/铜复合板,由于室温下钛铜金属难以实现有效复合,因此加入导电性高、塑性好的铝金属做连接钛铜金属板的塑性桥梁,通过双纵波轧辊进行轧制,不仅可以实现室温下的牢固结合,同时也避免了金属间化合物对
【基金项目】
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国家重点研发计划（2018YFA0707300）高品质金属复合板高效制备原理与技术基础；
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钛板具有优异的耐腐蚀性能,其被广泛用做电极基体材料,但钛板存在电阻率大这一问题,因此考虑加入导电性良好的铜金属,使电极同时拥有高导电和耐腐蚀性能。为保持钛金属和铜金属材料所具有的优异性能,本课题考虑在室温下制备钛/铜复合板,由于室温下钛铜金属难以实现有效复合,因此加入导电性高、塑性好的铝金属做连接钛铜金属板的塑性桥梁,通过双纵波轧辊进行轧制,不仅可以实现室温下的牢固结合,同时也避免了金属间化合物对电化学性能影响。本文采用上下辊均为纵波的轧辊进行实验,制备出不同压下率（40%、50%、60%）和不同厚度比（钛:铝:铜=1:2:4、1:2:5、1:2:6）的Ti/Al/Cu复合板,使用ABAQUS有限元仿真软件模拟了Ti/Al/Cu复合板的轧制过程。使用拉伸试验机进行Ti/Al/Cu复合板力学性能测试,包括三点弯曲实验和拉伸实验,同时采用SEM、EDS等测试方法对复合板微观组织形貌、拉伸断口、微弯形貌进行观察与分析。使用电化学工作站进行Ti/Al/Cu复合板电化学性能测试,主要测试内容包括EIS阻抗和极化曲线Tafel,同时采用SEM对腐蚀形貌进行观察与分析。有限元仿真结果表明,金属单元在受到纵波辊轧制力的作用下,较大的变形是由于同时受到ND向正应力和TD向横向应力作用。厚度比一定的条件下,随着轧制压下率增加,金属层间应力呈上升趋势且接触弧长增加,复合板整体沿厚度方向表现为铜铝间有着很好的协调变形,钛铝间存在应变差值,协调变形相对较差。轧制压下率一定的条件下,随着厚度比增加,应力值变化幅度相比较小,复合板沿厚度方向等效变形更多由铜金属层承担,钛铝金属间变形差异小,板材整体变形更协调。Ti/Al/Cu复合板微观形貌发现,不同压下率（40%、50%、60%）和不同厚度比（钛:铝:铜=1:2:4、1:2:5、1:2:6）的Ti/Al/Cu复合板结合界面形貌良好,没有缝隙和孔洞生成,形成良好的机械结合。复合板力学性能表明,随着厚度比增加,复合板抗拉强度和延伸率增加,通过拉伸断口和弯曲形貌发现,钛铝层结合要比铜铝层结合更为紧密。拉伸实验中Ti/Al/Cu复合板最高抗拉强度可达到325.9 MPa左右,延伸率为8.2%。三点弯曲实验中对复合板进行90°弯曲,最大弯曲应力为330.6 MPa。不同压下率（40%、50%、60%）和不同厚度比（钛:铝:铜=1:2:4、1:2:5、1:2:6）的Ti/Al/Cu复合板电化学测试结果显示,当压下率为60%时,Ti/Al/Cu复合板表现出良好的导电性和耐腐蚀性,且电阻率值小于纯钛基板。
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