Cu/Al导电头作为湿法炼锌的核心部件,其界面的电阻所影响的电耗和电流效率一直受到各界广泛关注。目前,主要采用爆炸焊和铸造法制备Cu/Al复合材料,但爆炸焊和铸造法受其本身技术的限制,在制备过程中噪音大、危险性高、环境污染大等,并且制备的Cu/Al复合材料界面空洞多、裂纹缺陷明显、导电性能差,因此,Cu/Al导电头在服役过程中经常有爆裂的情况发生,导致炼锌厂生产成本升高,生产效率降低,电能消耗大。本文通过真空热压扩散法制备Cu/Al复合材料,并对其展开了系统性的研究。研究了连接温度、时间、压力等工艺参数对真空热压扩散法制备Cu/Al复合材料的影响,并通过添加CuZn合金纤维对Cu/Al复合材料进行界面以及性能的改进,进一步提高界面的均匀性,从而在获得综合性能较好的Cu/Al复合材料条件下,大幅度提升Cu/Al复合材料的生产效率。通过构建组织-性能-产品的研究思路,分析了 CuZn合金纤维对界面均匀性的影响机理,并深入地研究了对界面均匀性的影响因素。通过热压扩散方法制备Cu/Al层状复合材料,界面分为三层,分别为Al4Cu9相、AlCu相、Al2Cu相。当界面宽度在18 μm以下时,随着界面的增厚,其剪切强度逐渐升高,当界面宽度大于18 μm时,随着界面进一步增厚,其界面剪切强度逐渐降低,而电阻率则随着界面宽度的增加而持续增加,当连接温度为590℃保温时间为30 min 时,界面宽度约18μm,Cu/Al复合材料剪切强度的平均值为61.64MPa,剪切强度的方差和标准差分别为18.70、3.75,电阻率为24.26×10-9Ω·m;Zn元素的引入,降低了 Cu和Al元素的扩散激活能,从而促进了 Cu和Al元素之间的相互扩散,达到低温促进界面冶金结合;CuZn合金纤维的添加,使得界面呈现骨架结构,促使界面均匀扩散,从而提高Cu/Al复合材料的界面和性能的均匀性和可靠性;当添加的CuZn合金纤维孔径为0.253 mm时,适合于Cu/Al复合材料界面的连接。随着合金纤维孔径的减少,单位面积内Zn元素增多,界面层增厚,导致Cu/Al复合材料界面剪切强度降低,电阻率升高;温度低于570℃时,界面成胞状骨架结构,随着温度达到590℃时,CuZn合金逐渐溶于中间层并且界面逐渐平直化,因此,连接温度为570℃、连接时间为60 min时,得到界面和性能良好且均匀的复合材料,此时,Cu/Al复合材料剪切强度的方差由18.7降低到1.6,标准差由3.7降低到1.1,具有明显的改善效果:Cu/Al复合材料界面裂纹从中间层开始萌生、扩展,逐渐扩展到Al基体中,延性断裂延长了裂纹的扩展路径,发生在铝基体中断裂模式可作为剪切强度的一种重要增强模式。因此,断裂模式主要为铝基体断裂和IMC层间断裂的混合模式;对于Cu/Al层状复合材料而言,连接温度对界面强度影响较大,连接时间对界面均匀性影响较大。因为界面金属间化合物的宽度随着温度的升高呈指数模式,随着连接时间的延长呈抛物线模式,因此温度对于界面宽度影响较大,从而影响界面强度。而连接时间的延长,使得界面扩散更为充分,界面空洞和裂纹较少,从而界面均匀性较好。