轧制双金属复合板材的研究现状

轧制复合技术是双金属复合板材的主要制备技术之一,迄今已有上百年研究与应用历史。该技术可分为冷轧复合、热轧复合、爆炸-轧制复合、异步轧制复合等工艺。首先概括介绍了待复合金属表面处理方法,然后综述了各轧制复合工艺的特点、界面结合理论、研究与应用现状,重点评述了热轧复合、异步轧制复合工艺的研究现状,最后展望了该技术的发展方向。     

机械轧制对镁合金焊接接头组织性能的影响

采用氩弧焊焊接AZ91镁合金,焊后对焊接接头进行机械轧制。调节不同的轧制力度,对不同变形量下焊接接头的拉伸性能、硬度和显微组织进行分析,研究轧制对镁合金焊接接头的影响规律和作用机理。结果表明:机械轧制可以提高材料的力学性能,当变形量为12.16%时,焊接接头的力学性能最佳,此时的抗拉强度为272 MPa,断面收缩率为6.64%,硬度为83 HV,焊缝中的形变孪晶最多。     

1420铝锂合金激光焊接接头拉伸性能分析

针对2.5 mm厚1420铝锂合金板材,研究了修饰焊和焊后热处理对激光焊接接头拉伸性能的影响,并且分析了轧制方向对接头拉伸性能的作用.试验结果表明:修饰焊对接头拉伸性能影响不大,但可明显改善焊缝成形,减少焊缝缺陷;热处理工艺对接头的拉伸性能影响最大,能显著提高接头的抗拉强度;轧制方向对接头的拉伸性能没有影响.     

铝合金薄板激光拼焊技术研究

对适合作汽车覆盖板的3A21铝锰合金薄板(厚1.5mm)进行了焊接工艺、焊接接头组织及性能的研究,并通过轧制处理,进一步分析了焊接接头的组织和性能。研究分析结果表明,激光功率密度和焊接速度是获得良好焊缝的重要工艺参数;焊接接头组织晶粒粗大、气孔以及热影响区软化是造成焊接接头强度降低的主要原因;轧制后焊接接头的抗拉强度为母材的86%,焊接接头的组织致密及加工硬化致使焊接接头强度的提高。     

温轧工艺对7075铝合金搅拌摩擦拼焊板接头组织性能的影响

以2.0 mm厚的7075铝合金搅拌摩擦拼焊板为研究对象，探讨搅拌摩擦焊接接头在温轧过程中的变形行为。通过OM、EBSD、硬度仪及拉伸试验对轧制前后不同厚度焊接接头的微观组织和力学性能进行检测。结果表明：随着轧制变形量的增大，各区域组织变得更均匀，当轧制总压下率为75%时，焊接接头的特征逐渐消失，焊缝区域的组织与母材的差异变小。同时，由于动态再结晶的作用使接头的组织更加均匀，焊接区与母材的力学性能差异变小，硬度趋于一致。轧制压下率为75%时，0.5 mm厚焊接接头的抗拉强度为269 MPa,伸长率为4.1%,可以满足后续的轧制工艺要求，能够保证张力轧制过程中不发生断带，保证轧制顺利进行。该研究为焊合区的轧制变形提供理论基础。     

蛇形轧制复合成形镁/铝板材的弯曲曲率研究

针对镁/铝板材轧制复合在轧后容易出现弯曲问题，提出了蛇形轧制复合工艺，以达到降低轧后弯曲曲率并提高界面结合强度的目的。利用ANSYS LS-DYNA有限元软件，研究了蛇形轧制复合过程中不同错位量、异速比、压下量、层厚比及轧制温度对轧后复合板的弯曲曲率的影响规律，并开展轧制复合实验，验证了有限元计算结果的准确性。结果表明，与异步轧制相比，蛇形轧制可有效降低轧后复合板弯曲曲率。相同轧制条件下，异步轧制轧后弯曲曲率随着异速比的增大而增大，随着压下量及层厚比的增大而减小。蛇形轧制错位量可对轧后弯曲抑制产生明显的效果，在一定范围内，复合板的弯曲曲率随错位量的增大而减小。当初始板厚为50 mm、层厚比为2:3、压下量为30 mm、轧制温度为400℃、异速比为1.05和错位量为30 mm时，轧后复合板接近平直。     

滚动轧制对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

采用自制滚动轧制头对5 mm厚铝合金7050搅拌摩擦焊接头的上表面及背面进行滚动轧制,并与其焊接态的接头作对比,研究了滚动轧制对焊接接头性能的影响. 结果表明,滚动轧制后接头表面的粗糙度由最大9.58 μm降低到平均约0.85 μm. 表层发生了剧烈的塑性变形,晶粒明显细化形成约200 μm厚的细晶层,亚表层晶粒细化程度降低,在焊核区伴有剪切带产生. 接头表层硬度明显提高,其平均硬度高达HV210,相比轧制前硬度HV110提高了91%. 接头表层残余应力由原来的拉应力转变为压应力,最大残余压应力场深度约为200 μm. 疲劳源由表层移至亚表层,疲劳寿命显著提高.     

钛合金激光焊接工艺对比研究

通过单激光焊接、激光填丝焊接、激光-MIG复合焊接三种焊接方法对1.5 mm厚TC4钛合金薄板进行了焊接试验。试验结果表明,三种焊接方法中,单激光焊接接头的焊缝表面成型最优,其焊缝与热影响区也最小;激光填丝焊接接头的抗拉强度最高,为1058 MPa;单激光焊接接头的硬度略高于激光填丝和激光-MIG复合焊接接头的硬度。三种焊接方法的焊缝中心组织均为典型的铸态组织。单激光焊接接头的热影响区中晶粒保持母材的轧制状态,基本为无再结晶区;激光填丝焊接与激光复合焊接接头的热影响区依次为粗晶区、不完全再结晶区和无再结晶区,且晶粒逐渐变小。     

复合轧制张力对层状复合材料临界变形程度的影响

结合控制气氛轧制复合工艺,研究了轧制张力和坯料加热温度对轧制复合临界变形程度和复合后厚比的影响规律.结果表明:施加前、后张力可以明显减小轧制复合所需的临界变形程度,张力的影响随着加热温度的升高而减弱;控制张力可以在较小范围内精确控制复合后厚比.     

焊接热输入对纯铜焊缝组织及其力学性能的影响

在纯铜(T2)钨极氩弧自动焊(TIG)条件下,研究了不同焊接热输入对焊缝成形、焊缝显微组织及力学性能的影响。结果表明:焊接热输入过大,焊缝正面出现咬边,焊缝反面过宽、余高过高,而焊接热输入过小焊缝未焊透,轧制时易出现根部裂纹;随着焊接热输入的增大,焊缝区以及热影响区晶粒尺寸都增大,接头塑性降低;焊后未轧制时,焊接热输入越大,接头强度越低,而轧制后,焊缝的抗拉强度没有明显的变化,焊接热输入小时的屈服强度明显高于焊接热输入大时的屈服强度,并且接头断裂均发生在焊缝熔合线区,说明熔合线区是整个焊接接头最为薄弱的环节。     

扩散退火和热轧温度对钛铜界面结合强度的影响

对热挤压的钛铜复合棒进行扩散处理,研究扩散退火温度及保温时间对界面结合强度的影响,并通过测试Ti和Cu在高温下的拉伸性能来选择较为合适的热轧温度。结果表明:扩散退火可有效促进界面处金属原子的扩散和增强结合强度,当扩散退火在780～800 ℃/30 min时复合界面的结合强度最高;钛铜复合棒热轧温度应选择780 ℃较为合适,此时Ti、Cu的强度和塑性指标相近,利于热轧时的均匀变形;钛铜复合棒的热轧结合机理可用N.Bay理论、热作用机制及位错学说进行解释。     

液固相复合-轧制铜包钢线的组织性能及界面冶金行为

以液固相复合-轧制工艺生产的铜包钢线为研究对象,研究了在特定工艺条件下铜／钢界面的组织组成及其界面区的冶金行为。经金相组织观察,铜、钢晶粒在界面处直接接触,界面呈极细微的凹凸不平的状态,经冷轧后,铜、钢晶粒在界面处互相咬合,且铜与钢的变形随着变形量的增大而趋于均匀。通过对界面区的成分进行能谱分析表明,Cu,Fe原子间发生了互扩散,形成了Fe／Cu的固溶体,其中Fe向Cu扩散量明显高于Cu向Fe的扩散量,测试界面结合强度表明,铜包钢线的初结合界面剪切强度可达80-95 MPa,轧制变形后该强度可提高3％-5％。     

液固相复合-轧制铜包钢线的组织性能及界面冶金行为

以液固相复合-轧制工艺生产的铜包钢线为研究对象,研究了在特定工艺条件下铜/钢界面的组织组成及其界面区的冶金行为.经金相组织观察,铜、钢晶粒在界面处直接接触,界面呈极细微的凹凸不平的状态,经冷轧后,铜、钢晶粒在界面处互相咬合,且铜与钢的变形随着变形量的增大而趋于均匀.通过对界面区的成分进行能谱分析表明,Cu,Fe原子间发生了互扩散,形成了Fe/Cu的固溶体,其中Fe向Cu扩散量明显高于Cu向Fe的扩散量,测试界面结合强度表明,铜包钢线的初结合界面剪切强度可达80～95 MPa,轧制变形后该强度可提高3%～5%.     

镍基耐蚀合金复合板的制备及结合机理研究

本文介绍了目前用于镍基耐蚀合金复合板的热轧和冷轧制造工艺,分析了轧制复合的机理并比较了目前适用界面结合的再结晶理论、金属键理论、能量理论、扩散理论、位错理论和三阶段理论,最后分析了该种类型复合板的应用前景.     

碳钢轧制-扩散复合模拟试验研究

为实现小变形轧制-扩散一次成形制造钢质蜂窝夹芯复合板,文章利用瞬间液相(简称TLP)扩散复合原理,采用自制的铜基助复剂,在Gleeble热模拟试验机上,对碳钢进行了复合试验研究。从力学性能及微观组织两方面分析了工艺参数对复合效果的影响。结果表明,当温度加热到高于助复剂熔点20℃～30℃,即820℃～830℃,压下量在8%～10%,延长保温时间可使复合界面消失,复合界面间形成真正的冶金结合,为轧制-扩散生产线的建立提供了理论依据。     

Development of the technology of diffusion bonding of guide channels of the water–water energy reactor

The technology of diffusion bonding of 08Cr18Ni10Ti steel with a zirconium alloy, alloyed with tin, niobium, and iron, is developed as an alternative variant of joining by rolling. The structure and short-term mechanical properties of welded joints are investigated.     

D-KH法及其在贵金属钎料制备中的应用

概述了金属"叠轧复合-扩散合金化"工艺(D-KH法),叠轧复合技术的发展现状,材料的界面结合机理,叠轧复合过程中组元的变形行为以及叠轧复合材料的扩散合金化过程。介绍了叠轧复合-扩散合金化工艺在贵金属钎料的制备中的应用,比较了叠轧复合-扩散合金化工艺制备钎料与复合法制备的钎料的优越之处,提出叠轧复合-扩散合金化工艺是解决部分贵金属脆性钎料成型制备的一种行之有效的方法。     

Solid-State Phase Transformation in Diffusion Couples of U-Mo/Nb

采用包覆热轧法制备了U-Mo/Nb固相复合扩散偶。在790 ℃下对U-Mo/Nb固相复合扩散偶进行了扩散热处理。采用扫描电镜（SEM）观测了扩散偶的扩散层,采用能谱法测定了扩散层中不同固溶体相的组成。结果表明,30 h热处理后扩散偶Nb金属基体一侧得到的3种形式U-Nb固溶体,分析认为扩散层中最终固溶体相组成与U晶型转变及其合金化因素有关。     

反向凝固高温轧制带坯及冷轧带的界面结合与力学性能

高温轧制带坯的研究了反向凝固高温轧制带坯的界面结合强度及横断面的硬度分布情况，并对反向凝固冷轧带的力学性能进行了检验。结果表明：界面结合强度约在380-490MPa之间；靠近界面处的凝固层的硬度远高于远离界面处的凝固层的硬度，靠近界面处的母带的硬度低于远离界面处的母带的硬度；反向凝固带坯冷轧后的屈服强度和抗拉强度均高于母带和凝固层金属，延伸率在两者之间。复合带的弯曲次数达到8.5次，其界面结合非常牢固。