铜/铝/铜轧制复合板的退火工艺研究

研究了低温长时间和高温短时两种退火工艺对铜／铝／铜轧制复合板的成型性能及界面结合强度的影响，讨论了退火强化现象没有出现的原因。结果表明，退火处理不能提高铜／铝／铜轧制复合板的结合强度，只能改善复合板的成型性能。铜／铝轧制复合板宜采用高温短时退火制度，退火温度选择580～625℃，时间控制在10min以内，此工艺得到的铜／铝轧制复合板综合性能最佳。     

电刷镀多层复合镀层的应用研究

用电刷镀研制具有层状结构的Ni-Cr2O3复合电刷镀层，采用碱铜层作为中间过渡层；研究了多层复合镀层的组织，显微硬度以及耐磨性等性能，对电刷镀多层复合镀层工艺进行了实际应用研究，结果表明，多层Ni-Cr2O3复合电刷镀层与Ni镀层相比具有较高的显微硬度，细小的结晶晶粒和较耐磨性，层状的复合镀层结构会导致磨损机理的变化，该工艺可用于大型机械设备现场不解体修复。     

铝热还原法合成TiN／刚玉复合陶瓷的研究

以金属铝粉和钛白粉为原料，在流动氮气和匣钵埋碳保护气氛下采用铝热还原氮化法制备了TiN／刚玉复合陶瓷。采用XRD-SEM和TEM等分析手段，研究了铝热还原氮化法制备TiN／刚玉复合陶瓷在不同气氛和温度下的物相组成、晶格常数、显微结构。研究结果表明：在流动氮气和埋碳气氛下铝热还原法均可以制备TiN／刚玉复合陶瓷；处理温度和气氛明显影响着铝热反应的程度及产物的形貌，在埋碳条件下处理后的产物中TiN含量、晶粒大小、晶格常数明显低于流动氮气氛下处理产物中上述各项值。热力学计算发现埋碳条件下铝除参与铝热还原反应外，还与碳粉床中氧发生反应，导致参与铝热反应的金属铝不足，造成产物中有剩余的金红石存在。     

钒/镍复合中间层扩散焊接钨与钢的界面结构及力学性能

通过添加钒/镍复合中间层,在1 050℃/10 MPa/1 h的工艺条件下,对钨/钢异种材料进行真空扩散焊接.采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子探针(EPMA)、纳米压痕、X射线衍射对接头的微观组织、元素分布及显微硬度进行分析和测试;对焊接接头的拉伸性能进行测试,并对拉伸断口的形貌特征,元素分布及物相组成进行分析.结果表明,采用钒/镍复合层可实现钨与钢的可靠焊接;钨/钢焊接接头界面区由钨-钒固溶体层、未反应的钒层、钒-镍界面层、未反应的镍层、镍-铁固溶体层五部分组成,其中钒-镍界面层结构为碳化钒层/钒-镍金属间化合物和碳化钒混合层/钒-镍金属间化合物层;钒/镍界面由于硬脆碳化物与金属间化合物的产生,具有最高的显微硬度,硬度高达9.7 GPa;接头强度达164 MPa,断裂点位于含脆性相碳化钒及钒-镍金属间化合物的钒/镍界面.     

层状金属可控气氛保护热复合技术及设备研究

复合金属材料在国民经济中的应用越来越广泛,需求量也越来越多。为此,研究开发了可控气氛保护热复合(control atmosphere简称CA复合)生产线和相关技术,利用该技术可连续生产质量优良的成卷产品,具有良好的经济效益和发展前景。     

退火工艺对Ti/Al复合板组织和性能的影响

针对以纯钛板和工业纯铝为原料铸造复合得到的Ti/Al复合板,采用不同保温时间的退火工艺制度研究了退火时间对Ti/Al复合板的组织和性能的影响。结果表明:随着退火时间延长,在复合界面处的扩散层宽度增大。在退火过程中,Ti-Al系金属间化合物的形成和生长是导致Ti/Al复合界面显微硬度增加、结合强度下降的主要原因。在浇铸温度为700℃、退火温度为550℃、保温2 h退火后,Ti/Al复合板结合强度有较大提升,为最佳退火工艺。     

退火工艺对镍/铝复合带金属间化合物的影响

研究了镍/铝复合带的退火热处理工艺,探讨了退火温度和时间对复合界面上金属间化合物生长的影响.结果表明:退火中温度过高会使界面上生成较厚的金属间化合物,退火温度在450～460℃时,镍/铝复合带的综合组织性能较为理想.当达到一定的热力学条件后,金属间化合物首先在界面局部区域生成并迅速完成长大,随退火时间延长,各区域的化合物新生相沿界面连接为一个整体.延长退火时间对金属间化合物层的相组成和各相厚度影响不大.综合复合带组织与性能的要求,得到优选退火工艺为460℃退火1h.     

钛/钢双金属的可控气氛热复合工艺初探

采用包覆的方法模拟可控气氛热复合技术制备了钛/钢双金属复合板,利用光学显微镜观察了结合界面附近的显微组织,借助扫描电镜对拉剪断口进行了分析。结果表明:氩气压力为0.08～0.12MPa,轧制温度为800～850℃,首道次变形率为40%的条件下,钛/钢复合板的拉剪强度不低于为170MPa,同时具备良好的弯曲性能;复合板界面结合良好,无裂纹、气孔等缺陷,界面形成约2μm厚的脆性层,且分布断续;剪切应力作用下,分层和解理是其主要断裂方式,由此可见,采用可控气氛热复合技术制备钛/钢双金属复合板是可行的,尤其对于薄型复合板,该方法能有效降低界面脆性层的影响,具有明显优势。为进一步提高复合板结合性能,应考虑添加合适的中间层材料或调整轧制工艺加以改善。     

基于微弧氧化技术耐磨减摩涂层的研究进展

轻金属材料(铝、镁、钛及其合金等)具有质轻、比强度高等优良性能,被广泛应用于航天航空、汽车电子、海洋工程等机械领域,但化学性质活泼易腐蚀、硬度低易磨损等性质限制了其使役寿命及使用范围。为提升轻质材料表层界面的耐腐蚀性能和摩擦学性能,微弧氧化作为有效的表面强化技术得到了广泛研究。对基于微弧氧化处理铝、镁、钛及其合金表面,并采用复合技术制备耐磨、减摩复合涂层的研究现状进行了一个系统的总结。将复合技术分为三类:第一类,前处理(机械预处理、预置膜层)+微弧氧化;第二类,微弧氧化直接复合技术(减摩复合、抗磨复合);第三类,微弧氧化+后处理(抛光、重熔、固体润滑涂层)。介绍了三类复合技术的制备工艺、注意事项,分析了其对运动摩擦副部件摩擦学性能的影响及优化方向。最后,指出了微弧氧化陶瓷膜层在摩擦学应用领域所面临的挑战,并从陶瓷膜层结构设计制备、增强韧性、降低对基体疲劳性能的影响和摩擦润滑机理等方面展望了其发展方向。     

不锈钢复铝三层复合板材性能研究

通过对热轧复合工艺生产的不锈钢-铝(或铝合金)-不锈钢三层复合板材各组元变形量分布、相互结合强度、深冲性能、显微硬度、力学性能、微区成分的分析研究，探讨了这种包覆型复合材料的变形特点及其综合性能。     

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。     

退火对TA1/5052爆炸复合板界面组织与性能的影响

将TA1/5052爆炸焊接复合板在350、400及450 ℃分别保温1、3、6、9 h退火,对退火前后复合板组织和性能进行分析。结果表明:随退火温度升高,原子扩散加剧,界面形成的扩散层逐渐变厚;退火过程中铝易于向钛侧扩散,白色亮带和柯肯达尔孔洞主要位于靠近界面的5052铝合金侧;退火前界面处物相组成为α-Ti、α-Al、TiAl₃,经350、400 ℃退火3 h及450 ℃退火1、3、6、9 h后,物相组成不变。经不同温度退火后,复合板界面抗拉强度低于退火前,而断面收缩率和伸长率明显高于退火前。拉伸断口分析表明,复合板TA1侧为以脆性断裂为主、韧性断裂为辅的韧脆混合断裂,5052侧为韧性断裂;复合板在350 ℃退火时界面剪切强度和剥离强度最大,较爆炸态分别增加8.24%和45.68%,随退火温度升高,界面剪切强度和剥离强度降低。退火前后界面结合区硬度均高于基复板两侧硬度,且随离界面距离增加,硬度逐渐降低直至降至钛铝两侧母材硬度。退火后界面结合区硬度明显低于爆炸态硬度。     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

退火温度对铜铝复合板界面相演化及性能的影响

采用冷轧复合法制备铜铝复合板,研究退火温度对复合界面金属间化合物的演化及性能的影响。利用电子探针(EPMA)观察复合界面结构,结合EDS、XRD分析界面物相成分,通过剥离测试和室温拉伸试验表征复合板的结合性能。结果表明,随着退火温度的升高,复合界面扩散层增厚,依次生成CuAl₂、Cu₉Al₄和CuAl 3种金属间化合物。CuAl₂和CuAl相的生成破坏了界面结合,导致剥离强度显著下降。在300 ℃及以上温度退火时,复合板发生回复和再结晶软化,其整体拉伸性能优异。综合考虑拉伸性能及剥离强度,冷轧复合法制备铜铝复合板的最佳退火温度为300 ℃。     

25Cr5MoA／Q235钢固-固复合轴界面特性的试验研究

采用热装法制成了25Cr5MoA钢／Q235固-固复合轴坯料,研究了复合轴挤压成形以及热处理后的界面组织、Cr元素扩散、显微硬度以及结合强度。结果表明：由于采用热装,在结合界面上出现了接近于连续分布的氧化物层,当挤压比为5．6时,挤压变形无法消除氧化皮的影响。结合界面的氧化皮对元素扩散起到阻碍作用,使Cr元素在界面附近Cr元素分布出现跳跃;与挤压态相比,随着保温时间的延长,25Cr5MoA钢与Q235钢结合界面的氧化物层有所改善。当保温时间大于60min时,界面附近硬度峰值消失,显微硬度连续变化区间扩大;复合轴结构上所具有的特点,使其即使结合强度较低,也不易产生剥离,经过后续热处理,通过元素的扩散过程,提高复合轴的结合强度。     

电弧熔丝增材制造钛/铝复合材料的组织与性能

通过基于冷金属转移的电弧熔丝增材制造技术制备了铝/钛复合材料. 观察到钛/铝结合界面存在元素扩散,形成一定厚度的中间反应层,表明界面结合良好. 同时,通过硬度测试得到界面附近的硬度介于钛侧与铝侧之间,这主要是由于元素扩散导致界面附近生成了硬脆金属间化合物. 考虑到不同的复合比会导致不同力学性能,通过拉伸试验,研究了复合比对带缺口的钛/铝复合材料拉伸力学性能的影响规律. 结果表明,在持续拉伸载荷作用下,钛/铝复合材料的两组成层之间相互影响. 随着复合比的增加,抗拉强度和屈服强度增加,断后伸长率由于受钛铝之间冶金反应的影响较大,当钛/铝试样具有较低复合比时,其断后伸长率甚至小于单一沉积铝,随后才随着复合比的增加而增大. 另外,运用ABAQUS补充了多组复合比下钛/铝复合材料的拉伸过程,得到了复合比与屈服强度和抗拉强度的关系式.     

挤压复合铸造7075/6061双金属铸锭的界面组织与性能

采用挤压复合铸造工艺制备出具有“半固态组织/枝晶组织”分布特征的7075/6061包覆型双金属复合铸锭,并对复合铸锭界面处的组织及硬度进行了分析。结果表明,界面结合良好,为冶金结合,无杂质和氧化皮存在。界面处组织过渡平缓,7075铝合金固相颗粒呈一定规律性分布;除Zn元素浓度呈明显梯度变化外,其它合金元素分布较均匀。界面大部分由较细小等轴晶组成,且有大量合金元素沉积在晶界处,致使界面处硬度高于两侧金属,硬度最高达63.3 HRB。     

Effect of roll-bonding temperature on the strength and electrical conductivity of an α-brass-clad Cu–1Cr alloy composite

Tri-layered α-brass-clad Cu–Cr-alloy composite plates were prepared by hot roll-bonding. Neither intermetallic-compound layers nor interface defects were observed at the interfaces in the as-rolled and heat-treated α-brass-clad Cu–Cr composite plates. The hardness of the as-rolled α-brass layer was greater than that of the Cu–Cr substrate, since the α-brass was strengthened by strain hardening more efficiently upon rolling. The hardness of the α-brass decreased appreciably upon annealing because of the recovery processes, whereas that of the Cu–Cr layer slightly increased after heat treatment at 450°C due to the precipitation strengthening. After the post-roll-bonding heat treatment at 450°C, the strength of the α-brass-clad Cu–Cr-alloy composite decreased with a significant increase in ductility. The electrical conductivity of the asroll-bonded α-brass clad Cu–Cr alloy composite (47–52% IACS) increased significantly (to 72–74% IACS) after the 1-h heat treatment. The strength and conductivity of the clad composite are dependent on the precipitation strengthening of Cu–Cr and recovery softening of α-brass in the course of the post-roll-bonding heat treatment.     

Bonding characteristics and diffusion barrier effect of the TiC phase formed at the bonding interface in an explosively welded titanium/high- carbon steel clad

Microstructural aspects and bonding characteristics of the explosively welded titanium/high-carbon steel clad of the as-welded and postannealed states were investigated. Amorphous and βTi phases were observed at the interface in the as-welded clad. These were considered to be the trace of melting and subsequently rapid solidification of thin layers along the contact surface of both the parent materials. The melting layer was considered to be responsible for the substantial bonding. The TiC layer was formed at the bonding interface by postannealing, which served as a barrier for diffusion of species across the interface and suppressed the formation of Fe-Ti intermetallic compounds. As a result, high bonding strength was preserved even after prolonged annealing at elevated temperatures.     

纳米颗粒对镍刷镀层组织及性能的影响

应用纳米复合电刷镀技术制备了纳米氧化铝/镍复合镀层,采用透射电镜、XPS等现代分析技术和性能评价手段研究了纳米颗粒对镍刷镀层组织和性能的影响.结果表明:纳米颗粒在复合刷镀层中弥散分布、粒度均匀,与基质镍金属以化学键结合;纳米颗粒增加了基质金属的成核率,细化了镀层组织,显著提高了刷镀层的硬度和耐磨性.与镍金属刷镀层相比,复合刷镀层硬度和耐磨性分别提高0.5倍和1.5倍以上.复合刷镀层的组织特征合理地解释了纳米颗粒对其性能影响的机理.