嵌入式铝/钢冷轧复合带材铝层的厚度波动形成机理与控制（英文）

研究压下率和铝带初始厚度对冷轧复合嵌入式铝/钢复合带材铝层厚度波动的影响,分析铝层厚度波动的形成机理,提出改善复合带材铝层厚度均匀性的措施。结果表明,随着压下率的增加,铝层厚度波动逐渐增大。当压下率低于40%时,初始铝带厚度对复合带材铝层厚度波动量的影响较小;当压下率高于40%时,随初始铝带厚度的减小,复合带材的厚度波动量增大。表面处理形成的钢带表面硬化层引起钢带表层变形和钢/铝界面结合程度不均匀是导致复合带材铝层厚度波动的主要原因。采用合适的钢带表面处理方式降低钢带表面硬化程度,改善钢带表层变形和钢/铝界面结合程度的均匀性,可有效降低铝/钢复合带材的铝层厚度波动。     

退火温度对异步轧制铜/铝复合带材组织与性能的影响

采用异步轧制工艺进行了铜/铝薄带的复合,并对复合带材进行了退火处理。利用金相显微镜、扫描电镜和拉伸试验机进行了复合带组织的观察和性能的测定。结果表明,复合带材的退火温度与其剥离强度呈抛物线关系,复合带材剥离强度在300℃保温1 h达到最大值。退火温度升高,促进界面元素扩散,界面化合物层变厚,伸长率增加,但温度过高会导致界面开裂。     

热处理对冷轧4A60铝/08Al钢复合带材组织及力学性能的影响

研究了退火温度和时间对冷轧4A60铝/08Al钢复合带材组织及力学性能的影响规律。利用金相显微镜、JSM-6480型扫描电镜及EDS能谱仪对铝钢复合材料进行了组织观察和界面元素分析,并对复合带材的拉伸性能及界面结合强度进行了评价。结果表明,当热处理温度为540℃、时间在6~24 h范围时,08Al钢基本完成了再结晶,铝钢复合带材的伸长率超过了30%,屈服强度超过250 MPa;热处理后铝钢界面Al、Fe元素扩散不明显,热处理对界面拉剪强度的影响也不大,界面结合强度均在70 MPa左右。     

锂离子电池封装用Al-Ni层状材料的复合过程及应用特性研究（英文）

采用冷轧复合工艺制备了用于锂离子电池封装用的层状Al-Ni双金属复合带材。针对轧制复合工艺和热处理退火工艺对Al-Ni双金属复合带材界面化合物种类、结构及其应用特性进行了研究。结果表明:合适的轧制变形量是实现Al层和Ni层复合的关键因素,在本实验中复合轧制的变形量应控制在50%~60%之间。在后续退火工艺中,Al层和Ni层界面上首先形成的是Al_3Ni相,该相有利于Al层和Ni层实现牢固的冶金结合。随着退火时间的延长,随后会形成较脆性的Al_3Ni_2相,该相以层状形式存在两层金属中间,容易造成Al层和Ni层金属的剥离,因此通过退火工艺控制界面化合物形成的类型和结构十分重要。实验发现,在698~748 K温度范围内退火1 h的轧制复合Al-Ni双金属复合带材,具有好的抗折弯效果、稳定的焊接性能和合适的电阻值,可以作为锂电池封装材料来进行使用。     

锂离子电池封装用Al-Ni层状材料的复合过程及应用特性研究

采用冷轧复合工艺制备了用于锂离子电池封装用的层状Al-Ni双金属复合带材。针对轧制复合工艺和热处理退火工艺对Al-Ni双金属复合带材界面化合物种类、结构及其应用特性进行了研究。结果表明：合适的轧制变形量是实现Al层和Ni层复合的关键因素,在本实验中复合轧制的变形量应控制在50%～60%之间。在后续退火工艺中,Al层和Ni层界面上首先形成的是Al3Ni相,该相有利于Al层和Ni层实现牢固的冶金结合。随着退火时间的延长,随后会形成较脆性的Al3Ni2相,该相以层状形式存在两层金属中间,容易造成Al层和Ni层金属的剥离,因此通过退火工艺控制界面化合物形成的类型和结构十分重要。实验发现,在698K～748K温度范围内退火1小时的轧制复合Al-Ni双金属复合带材,具有好的抗折弯效果,稳定的焊接性能和合适的电阻值,可以作为锂电池封装材料来进行使用。     

铝(4A60)-钢(08Al)复合带材界面化合物形成及结合性能

采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪,研究电站空冷用铝(4A60)-钢(08Al)复合带材在不同模拟钎焊工艺下界面化合物的生长特性。通过界面剥离实验,分析不同钎焊条件下复合带材结合性能的变化规律。结果表明:在钎焊保温时间20 min内,铝(4A60)-钢(08Al)复合带材生成界面金属间化合物(IMC)的临界温度范围为605~615℃,界面相主要成分为Fe2Al5。界面金属间化合物厚度随保温时间的增长满足抛物线规律,在615℃时,生长常数k为0.69×10-12 m2/s。界面金属间化合物厚度在12μm以下时,复合带材仍保持良好的界面结合强度(大于45 MPa)。随着金属间化合物厚度继续增加,界面结合强度显著下降,当金属间化合物厚度为25~43μm时,结合强度降至10~20 MPa;当金属间化合物厚度为54~68μm时,界面结合强度只有5~10 MPa。     

超导复合带材成型的有限元模拟

建立了超导复合带材的细观力学假设和模型、以及成型过程的有限元分析模型。模拟了辊轧、平模冷压成型时复合带材的变形情况以及复合带材横向裂纹、芯丝断裂及边部破裂的产生。带材成型的有限元模拟对于超导复合带材的成型研究具有很好的指导作用。     

双辊铸轧工艺制备Invar/Cu复合带材及其界面结合强度（英文）

基于传统双辊铸轧工艺将固态因瓦合金(Invar)带材与熔融态铜液同时喂入铸轧机辊缝,在铸轧区高温、强压和塑性变形共同作用下,成功制备Invar/Cu层状复合带材。通过拉伸、弯曲、T型剥离及SEM、EDS测试,分析Invar/Cu复合带材的力学性能及拉伸断口和结合界面显微形貌。结果表明,折弯中覆层与基层协调变形,未出现分层现象;当界面结合强度较高时,拉伸应力-应变曲线只有一个应力平台;相反,由于Invar和Cu的力学性能差异,在等轴拉伸过程中出现界面分层现象,在两组元发生缩颈时,应力-应变曲线相应地出现两个应力平台;经800°C热处理1 h,平均剥离强度由铸轧态的13.85 N/mm提升至42.31 N/mm;并且,退火处理后Cu侧剥离界面SEM和EDS结果证明,Cu侧黏连有更多的Fe,这说明退火处理可以增强Invar/Cu复合带材的界面结合强度。     

镍层对Pd－30Ag－14Cu－10Au－10Pt－1Zn／Cu－2Be复合结构及强度之影响

通过金相分析标题六元合金复合带材结合界面脆性的原因，在界面添加镍层后，经过强度对比试验表明；镍层可与复合组元形成牢固的扩散层。当镍层厚度＞３μｍ时，能有效地抑制脆性相的出现。     

镍层对Pd—30Ag—14Cu—10Au—1Pt—1Zn／Cu—2Be复合结构及强度之影响

通过金相分析标题六元合金复合带材结合界面脆性的原因，在界面添加镍层后，经过强度对比试验表明，镍层可与复合组元形成牢固的扩展层。当镍层厚度＞３μｍ时，能有效地抑制脆性相的出发。     

321-15CrMoR爆炸焊接复合板结合界面区的显微组织分析

采用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和显微硬度计,对爆炸焊接321-15CrMoR复合板结合界面进行了研究,探讨爆炸焊接过程的金属物理学机理.结果表明,界面呈波形;界面附近基体组织产生了剧烈的塑性变形;321一侧存在绝热剪切带(ASB),ASB在局部发展成为微裂纹,波峰存在一薄层"白亮带",ASB和"白亮带"均由细小等轴晶粒组成;界面附近原子存在短程扩散和熔化长程扩散现象;界面区显微硬度显著提高.这些特征保证了复板和基板之间的快速优质冶金结合.     

铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料

对Al-Ti-C体系进行热力学分析,在氩气保护下进行热爆反应试验.采用铸造反应合成技术在铸铁表面原位合成TiC/Al3Ti复合材料.研究热爆产物及表面复合材料的物相、组织和界面形貌,并对其形成机理进行探讨.结果表明:采用热爆工艺使Al-Ti-C体系发生反应,生成纯净的TiC/Al3Ti复合产物.在熔融铁液作用下,Al-Ti-C体系反应完全,制备出纯净的TiC颗粒增强金属间化合物基表面复合材料.表面复合材料组织致密,与铁基体界面为良好的冶金结合.当TiC含量较少时,颗粒呈条状;随着TiC含量的提高,颗粒尺寸逐渐减小,由长条状向粒状及细粒状转化.     

酸洗缓蚀剂的应用研究

酸洗缓蚀剂可对带钢表面产生较好的防护作用,从而减少酸对带钢的腐蚀。研究了缓蚀剂的作用机理,对添加、未添加及添加不同量缓蚀剂酸洗后带钢的表面质量、成材率,以及对停机带钢的作用效果进行了试验对比。结果表明:添加缓蚀剂未影响氧化铁皮的酸洗效率,但可以明显降低盐酸对带钢的腐蚀程度,有效降低铁损、抑制过酸洗的发生,使酸洗后带钢表面白亮,可提高成材率0.162%,降低吨钢换酸量13.8%,同时有利于停机卷的轧制,改善车间环境,减少污染。     

真空油淬马氏体不锈钢表面白亮层的形成原因

马氏体不锈钢螺母的表面在空气环境中易出现棕黄色锈迹,利用光学显微镜、扫描电镜和化学元素检测等方法对马氏体不锈钢表面锈蚀进行分析。结果表明,马氏体不锈钢在真空固溶+油液淬火后表面形成一层均匀的白亮层组织,白亮层组织耐蚀性较正常的马氏体组织差,白亮层组织在空气中易锈蚀,锈蚀通常不穿透白亮层。通过碳含量测定及机理分析,认为白亮层产生的必要条件为真空加热、油液冷却。真空加热引起不锈钢表层合金元素Cr贫化、冷却时油液中的碳渗入导致表层增碳,导致淬火时不锈钢表层未发生马氏体转变,形成耐蚀性较差的白亮层组织。     

镀锌带钢表面条带状色差缺陷原因分析与对策

针对某热镀锌产线出现的带钢表面条带状色差缺陷问题,采用扫描电子显微镜、EBSD、三维轮廓仪对镀层及基体表面组织形貌,镀层表面锌花尺寸,基体表面组织晶粒大小,以及镀层、基体的三维轮廓信息进行了分析,结果表明镀层暗区锌花尺寸较亮区明显偏小、粗糙度略大;基板表面暗区晶粒尺寸较亮区明显偏小。因此,可以确定色差缺陷是由于镀层锌花大小存在差异,影响光线漫反射,产生了肉眼观察到的条带亮度色差差异。为了进一步得到缺陷产生的工艺原因,进行了生产试验。结果表明:色差明暗区间距与冷却模块喷孔间距一致;带钢在冷却模块喷嘴对应区域存在粉末异物,这些粉末异物经喷嘴喷到带钢表面,有利于后续热浸镀后锌液冷却凝固过程中晶核的形成,产生晶粒直径相对较小的锌花;另外,快冷段风机功率过大,带钢在喷嘴对应区域的温度相对较低,带钢在再结晶过程中晶粒形成速度较快,从而出现了晶粒尺寸偏小现象,而基板表面小的晶粒也会促进镀层晶核的产生,生成晶粒直径相对较小的锌花。为此,通过提高退火炉快冷段冷却装置洁净度并调整风机工艺参数,有效解决了热镀锌板表面出现的条带状色差缺陷问题。     

玄武岩颗粒增强7A04铝基复合材料的界面结构及力学行为

采用喷射成形技术制备7A04铝合金及玄武岩颗粒增强7A04铝合金复合材料,利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析复合材料微观组织和界面结构,对比研究复合材料的力学性能。结果表明:玄武岩颗粒在铝基体中弥散分布,并与铝基体形成强力结合界面,玄武岩颗粒边缘的SiO2不断被反应生成的Al2O3取代,形成一层几十纳米厚度的高温反应层,反应生成的Al2O3强化玄武岩颗粒与铝基体的结合界面;弥散分布的玄武岩颗粒促进基体中位错增殖、空位形成和析出相的析出,析出相主要以板状的η(MgZn2)相和亮白色条状或椭球状的T(Al2Mg3Zn3)相为主,结合界面、高位错密度及弥散分布的第二相显著提高复合材料的力学性能,添加玄武岩颗粒的7A04铝合金复合材料的屈服强度和极限拉伸强度分别达667 MPa和696 MPa,与未添加玄武岩颗粒的7A04铝合金相比分别提高10.4%和10.1%。     

连续Cf/Al复合材料板双辊铸轧制备及力学性能研究

本文利用电镀工艺制备了表面镀镍碳纤维,通过双辊铸轧短流程成型工艺成功制备了连续碳纤维增强铝基（Cf/Al）复合材料板,研究了浇注温度对铸轧复合材料板的微观组织、界面特征、断口形貌和力学性能的影响。结果表明,浇注温度为963～983K,轧制速度为2.7m/min,辊缝为2.0mm的条件下可制备出表面平整、无明显表面缺陷的Cf/Al铸轧复合材料板;其中,浇注温度为973K时,碳纤维与铝基体之间界面结合良好;纤维表面金属镍层明显改善了碳纤维与铝基体之间的浸润性,镍镀层还有效抑制了Al4C3脆性相的产生,使Cf/Al复合材料板力学性能大幅提升,其中浇注温度973K铸轧的Cf/Al复合材料板抗拉强度比初始的38.2MPa提高了87.4%。     

基于氧化特性分析的IF钢连退麻点缺陷产生机理

首钢现行工艺下IF钢热卷铁皮厚度达到10 μm以上,边部铁皮略薄,中部铁皮较厚,随着卷取温度的升高,铁皮厚度增加且对应酸洗时间延长;不同卷取温度下的热卷酸洗后均发现小麻坑缺陷。本文利用差热分析手段研究了IF钢的高温氧化机理,发现IF钢抗氧化性低,随温度升高铁皮增厚明显,精轧区间以FeO铁皮结构为主,在1 150 ℃左右发生明显的内氧化,界面形成大颗粒氧化质点。综合分析得出：IF钢带钢连退后麻点缺陷产生的主要机理为热卷的铁皮较厚,热轧过程压入钢板表面所致。为此,提出了控制措施,即降低热轧过程温度,改变层冷模式,加大精轧用水量,提高精轧轧制速度,降低冷轧酸洗速度等,有效减少了麻点缺陷的发生概率。     

熔断器用银带变色初步分析

纯银熔体材料极易变色,采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等手段对银带变色状况和变色的机理进行了初步分析。结果表明,大气条件下退火会在银带表面形成一层白雾,其主要为Ag_2O;晶界处生成的一些不连续的黑色点状相,其主要成分为Ag、C和O;银带在大气条件长时间放置时,其表面将失去金属光泽,变成灰色,局部地区有黑斑散布,且斑点的分布离散,无明显的生长特点;银带加工过程中极易在其表面残留的C、Cu、Fe、Na、Mg等元素并非引起银币变色的主要因素;银带易与空气中的硫化氢、二氧化硫等发生反应,对银带产生腐蚀,致使银带变色,其腐蚀产物主要有Ag_2S、Ag_2SO_3、Ag_2O。     

45钢电火花成型表面组织结构的研究

在煤油介质中,以YT15硬质合金作为电极加工45钢.正极性加工时,在45钢表面得到显微硬度高于基体的白亮层,且其厚度和表面质量可通过改变放电参数进行调整.利用电子探针对白亮层进行了成分分析.本研究为利用电火花成型机完成表面强化加工提供了依据.