异步轧制对钢/铝复合板组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜及材料拉伸试验机等研究了异步轧制工艺制备的钢/铝复合板的组织与性能,探讨了异步速比对复合板界面剪切强度的影响。结果表明,异步轧制工艺可在30%的临界压下率下实现钢/铝的有效初结合,板材的初结合强度高于同步轧制样品。复合板的界面剪切强度随异步速比的增加先增大后减小,最佳的异步速比为1.2～1.25。异步轧制过程可实现钢基体粗大柱状晶的破碎与晶粒细化,轧后的复合板在450℃退火1h后即可以使钢基体获得理想的软化效果,克服了同步轧制样品在温度超过500℃退火时界面易生成脆性金属间化合物的难题。复合板的反复弯曲次数可达10次。     

压延铜箔轧制压下率与组织织构和耐弯折性能的关系

采用退火态轧制铜带为原料,进行不同压下率的箔轧,研究箔轧压下率与铜箔组织织构及耐弯折性能的关系,并探讨其机理。结果表明,铜箔微观组织由沿轧制方向被拉长的扁平状晶粒组成,相邻晶界间距平均值随着箔轧压下率增大而显著减小;当箔轧压下率为90.7%时,铜箔相邻晶界间距平均值仅为0.52μm。铜箔轧制织构以铜型、S型和黄铜型织构为主。随着压下率的增大,轧制织构整体强度增大,取向不断集中。当箔轧压下率为90.7%时,铜箔的耐弯折性能最好,疲劳寿命可超过300次。大的箔轧压下率使得铜箔的晶粒尺寸更薄及取向更集中是铜箔耐弯折性能提高的根本原因。     

超薄铜铝复合电缆带的制备及其力学性能研究

针对电缆带以铝节铜的市场需求和超薄铜铝复合板带制备技术缺乏的现状,提出了包含叠轧的多道次累积轧制复合工艺,同时采用快速在线退火工艺成功制备了厚度为0.12 mm的超薄铜铝复合电缆带,并对其不同道次和不同退火工艺下的拉伸力学性能进行了分析.研究表明:采用高温短时在线热处理可以达到低温长时退火处理的效果;超薄铜铝复合带的力学性能对厚度特别敏感;改变初始坯料状态和降低中间退火温度可以改善最终复合带的力学性能.     

固溶前冷轧压下率对Cu-Ni-Si-Mg合金组织与性能的影响

为了优化Cu-Ni-Si-Mg合金的轧制工艺参数,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段,对固溶前不同冷轧压下率下的Cu-Ni-Si-Mg合金时效态的组织性能及拉伸断口进行了分析.结果表明:随着冷轧压下率的增加,Cu-Ni-Si-Mg合金的平均晶粒尺寸逐渐增加,屈服强度、硬度和延伸率先增大后减小,抗拉强度表现为先增大,后在710 MPa左右波动,再减小的趋势;压下率从94%增加到96%,晶粒尺寸从12μm增加到52μm,而抗拉强度变化较小,归因于低压下时Cu-Ni-Si-Mg合金的细晶强化和时效强化占主导,而大压下时第二相粒子均匀的时效析出弥补了因晶粒粗大而造成的抗拉强度损失;压下率为93%时,合金的断裂为单一的韧性断裂,压下率为97%时,合金的断裂由韧性断裂和沿晶脆性断裂组成.     

压下率对轧制单层晶极薄带晶界滑移特性的影响

采用退火态单层晶轧制铜箔为原料,进行不同压下率的箔轧.以多晶体位错滑移及塑性流动机制为基础,建立了考虑潜在硬化和晶格转动效应的率相关晶体滑移本构模型,分析了压下率对轧制单层晶极薄带晶界附近区域变形分布特性、取向演化和滑移系激活规律的影响,并探讨其机理.确定了合理的材料本构参数,铜箔拉伸实验与晶体塑性有限元模拟得到的应力-应变曲线一致.所建立的晶体塑性有限元模型,可很好的模拟最大压下率达到80%时轧制单层晶铜箔的变形过程.结果表明:1)由于晶粒形状、晶界及晶粒取向的作用导致晶内-晶间变形分布非均匀性;2)由于晶粒间复杂的相互作用导致晶粒取向主要绕横向(TD)进行旋转,且旋转角度和取向分散度随压下率的增加而增大;3)在晶内-晶间不同区域的滑移系启动存在显著差异,启动滑移系随压下率的增加而增多,当压下率小于等于60%时,在晶粒表层和晶界处,滑移系成对发生启动,当压下率达到80%时,表层和晶界处为多滑移系启动情形;4)滑移最先从晶粒表层和晶界处开始,然后向晶粒内部延伸.     

热处理工艺对铜铝复合母线排界面性能的影响

使用五机架连轧工艺制备了铜铝复合母线排,通过不同热处理工艺对轧态产品进行处理,使用光学显微镜观察了铜铝界面层的形貌,使用显微硬度计测试了界面层的硬度分布,使用能谱对界面处的成分变化进行了分析。结果表明:温度对界面合金化层的影响作用较大;冷却方式对复合母排的力学性能影响较小,复合母排的表面布氏硬度低于铜层的硬度。     

铜包铝复合材料轧制变形过程模拟及轧制力计算公式

基于对铜包铝双金属复合材料轧制变形过程进行的有限元模拟,建立了双金属复合材料轧制变形分区模型,可分为弹性区、单材料塑性区、后滑区、揉轧区和前滑区.以铜的体积分数为变量,对不同铜含量的铜包铝复合材料的轧制过程进行模拟,在单一材料轧制力理论计算公式的基础上,提出了双金属复合材料轧制力的理论计算公式,通过对铜包铝复合材料轧制的试验和不同压下率下的铜包铝双金属复合材料轧制成形的有限元模拟,对所推导出的轧制力公式进行了验证.     

高温多向异步轧制对LZ91镁锂合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用异步轧制、多向异步轧制、高温异步轧制、高温多向异步轧制四种不同的方式轧制双相镁锂合金板材。通过光学显微镜、MTS E43拉伸试验机和X射线衍射仪观察不同工艺轧制后合金的显微组织、力学性能以及织构特征,综合分析温度和轧制方向条件耦合对镁锂合金组织和力学性能的影响。结果表明:四种轧制工艺可以使α-Mg相沿轧制方向伸长,同时沿着轧制方向法向细化。高温多向异步轧制后α相厚度最低为2.6μm。多向异步轧制后材料的屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为149,167 MPa,14.5%,其综合力学性能最优。多向轧制使双峰织构沿ND方向45°偏转,高温轧制使双峰织构由基极向RD方向偏转的角度降低。轧制后样品R-cube织构组分最强,高温多向异步轧制使β-Li相轧制织构转变成为{001}〈100〉织构,有利于{011}〈111〉滑移系发生多滑移。     

变形量对铜包铝复合扁线轧制变形的数值模拟与实验研究

采用刚塑性有限元法,研究了变形量对铜包铝复合棒材由圆断面到扁平断面的轧制变形行为的影响,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明:铜包铝棒材平辊轧制的宽展率和延伸率与压下率之间存在较为明显的线性关系;随压下率的增加,宽展指数先增大后减小,在压下率为40%时达到最大,为1.9;在后续轧制道次中,扁形断面铜包铝复合材料的压下率对轧制延伸变形的影响比宽展变形更显著;有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

微量硼对铜组织和性能的影响

利用拉伸试验机，定氧仪，电子探针，Ｘ射线衍射、扫描电镜等实验手段，研究了Ｂ脱氧Ｃｕ的组织和结果表明，随着Ｂ的增加，夹杂物Ｃｕ２Ｏ的数量减少，Ｃｕ的强度降低，塑性、韧性提高，同时也提高Ｃｕ的耐蚀性和导电性能。     

热轧对搅拌摩擦加工制备CNTs/Al复合材料微结构与性能的影响

在搅拌摩擦加工制备碳纳米管增强铝基复合材料(CNTs/Al)的基础上,研究了热轧对复合材料微结构与性能的影响。结果表明,热轧使基体晶粒沿轧制方向拉长,同时有利于CNTs的取向并在一些CNTs-Al界面形成Al4C3相;基于CNTs取向等微结构的变化以及界面反应引起界面结合力增强的因素,沿轧制方向复合材料的抗拉强度、导电性明显提高,热膨胀率降低。     

铝/钛/铝三层复合板热轧工艺及微观组织研究

钛/铝层状复合材料具有两种材料优异的特性,能够满足一些特殊工程需要。开发了热轧复合技术,成功制备了铝(1100)/钛(TA2)/铝(1100)三层复合板。研究了复合板轧制过程中的关键轧制技术参数(临界压下率和轧制复合工艺条件)。利用光学显微镜和SEM观察了钛/铝复合板及结合界面形貌,分析了不同退火温度对复合板力学性能的影响。基于实验结果,描述了影响复合板质量和有助于提高复合板结合强度的关键工艺过程。     

Microstructure of Al/Al bimetallic composites by lost foam casting with Zn interlayer

A novel method named the lost foam casting (LFC) liquid–liquid compound process with a Zn interlayer was proposed to prepare the Al/Al bimetallic composites, and the microstructure of the Al/Al bimetallic composites was investigated in the present work. The results showed that the Al/Al bimetallic composites were successfully produced using the novel process. The Zn interlayer prevented different liquid metals from directly mixing. A uniform and compact metallurgical interface was obtained between the Al and the A356 aluminium alloy, which consisted of the η-Zn, α-Al rich, α?+?η eutectoid, and primary silicon phases. The microhardness of the interface layer was significantly higher in comparison with those of the Al and A356 matrixes.     

轧制压下量对连挤连轧铜排组织和性能的影响

目的连挤连轧是一种带材生产新技术,它结合连续挤压与热轧工艺的特点,研究轧制压下量对连挤连轧铜排组织、性能的影响。方法利用光学显微镜、万能材料实验机、布氏硬度仪对铜排连挤连轧的组织、性能进行试验研究。结果经连续挤压的铜排为等轴再结晶组织,平均晶粒尺寸为60μm左右,抗拉强度为220 MPa,延伸率为66%,沿铜排宽度方向的硬度分布不均匀。连挤连轧后的铜排晶粒沿轧制方向被拉长成扁平状,随着轧制压下量的增加,相邻晶界间距减小,最终形成纤维组织,沿铜排宽度方向的硬度分布较连续挤压排坯均匀。当压下量由2 mm增加到8mm时,铜排的抗拉强度由250 MPa增加到400 MPa,延伸率由48%降低到13%,硬度由72HB左右增加到119HB。结论得到了轧制压下量对连挤连轧铜排组织和性能的影响规律。     

基于界面影响区特征的铜/铝复合板损伤行为研究

目的 基于Cohesive–GTN模型建立考虑了界面影响区的铜/铝复合板有限元损伤模型,研究铜/铝复合板塑性变形的损伤演化行为,精细化分析金属层状复合板的损伤机理。方法 采用拉伸试验机、显微硬度计、EDS能谱仪、扫描电镜等测试手段,结合试验模拟,将获取的参数输入ABAQUS有限元软件中并对模拟结果进行研究分析。结果 基于试验法确定了界面区的宽度约为3 μm,铜侧界面影响区宽度约为50 μm,铝侧界面影响区宽度约为100 μm。当塑性变形量逐步增加时,铜层材料较早发生损伤断裂,之后铝层进入集中失稳阶段,主裂纹贯穿铝层直至复合板材料整体发生断裂。此外,各异质层材料内部孔洞的体积分数不断增大,达到材料失效时的孔洞体积分数,材料发生损伤失效。结论 基于Cohesive–GTN模型建立考虑了界面影响区的铜/铝层状复合板有限元损伤模型,并结合试验验证了模型的合理性和可靠性。在考虑了界面影响区的基础上,研究了铜/铝复合板塑性变形损伤演化行为,揭示了铜/铝复合板塑性变形损伤机制,为后续金属复合板的损伤分析提供更为精细化的建模方法。     

碳纤维/铝复层材料的组织和力学性能

在1060系铝基体表面镀镍碳纤维作为增强体,进行真空热压扩散制备出碳纤维/铝复层材料。研究了制备工艺参数(加热温度、保温时间、压力大小)和碳纤维体积分数对碳纤维/铝复层材料的微观组织、界面结合、性能强度和断口形貌的影响。结果表明：碳纤维与铝基体界面结合良好,镀镍层与铝基体在碳纤维附近反应生成的Al₃Ni阻止了铝基体与碳纤维之间生成脆性相Al₄C。随着碳纤维体积分数的提高,材料的抗弯强度先提高后降低。     

热扩散制备高导电性铜/铝双金属复层材料及界面组织性能调控研究

目的 采用热扩散方法制备Cu/Al双金属复层材料,研究热扩散下界面生成的物相种类及工艺参数对界面物相厚度的影响,以期获得兼具力学性能和良好导电性的Cu/Al双金属复层材料.方法 在温度区间为550～570℃、压力为28 MPa和保温扩散时间为20～40 min的工艺条件下,用真空热压烧结炉对1 mm厚的Al箔和7.68...     

辊压预应变对焊接接头组织性能的影响

采用辊压加载的方法在焊接接头处形成微量的塑性预应变,研究辊压变形后材料本身的疲劳性能和力学性能变化(不计表面效应)。利用 SEM 观察疲劳断口和 TEM 观察位错形貌。试验结果表明,虽然金属辊压变形后的强度和硬度有所提高,但疲劳极限明显降低,断口呈完全的脆性状态,位错大量增殖并表现为胞状亚结构。可以认为,辊压后材料中位错的特殊结构和材料内部所形成的损伤累积是疲劳性能下降的主要原因。     

铝合金表面激光熔覆Cu基复合涂层的组织及磨擦磨损性能

利用铜基熔体的液相分离作用,采用激光熔覆工艺,在ZL104合金表面成功获得了球形颗粒体增强的过饱和（Cu,Ni)固溶体基复合材料涂层。（Cu,Ni)固溶体的组织形态为胞状和树枝状,球形增强体内亚组织形态为颗粒状、穗状或树叶状。干滑动磨擦磨损试验表明复合材料熔覆层对ZL104合金表面耐磨性的提高作用很大。磨损过程中,ZL104合金主要发生了粘附磨损,出现了脱层现象;熔覆层材料发生了粘附磨损和磨粒磨损。     

高体分SiCp /Al复合材料热变形行为及组织的研究

在应变速率为0.0005～0.01 s-1、变形温度为700～900 ℃条件下,对高体积分数SiC颗粒增强Al基复合材料进行了高温压缩实验,研究了复合材料高温压缩流变应力,观察了复合材料压缩后的组织形貌.结果表明:SiCp/Al复合材料在热压缩变形中发生了伪塑性变形,流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的增加而降低;通过线性回归分析计算了复合材料的应变指数n以及变形激活能Q,获得了材料高温条件下的流变应力本构方程;高温压缩后的复合材料,颗粒尺寸、圆整度及分布均匀性明显提高.