钛网添加对镁/铝复合板微观组织和力学性能影响研究

目的 有效抑制镁/铝复合板界面处金属间化合物的形成。以钛网为中间金属夹层,研究它对镁/铝复合板微观组织和力学性能的影响。方法 利用复合轧制技术制备以钛网为中间金属夹层的镁/铝-钛复合板,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、万能试验机等对复合板退火前后的微观组织和力学性能进行表征和分析,系统研究中间层钛网对轧制态和退火态复合板微观组织、织构、拉伸性能、界面结合强度的影响规律。结果 中间层钛网均匀分布在镁/铝-钛复合板界面处,钛网的添加能有效抑制复合板退火过程中镁-铝金属间化合物的连续生长,减少金属间化合物的数量。与镁/铝复合板相比,钛网的添加对轧制态和退火态复合板中镁层和铝层的平均晶粒尺寸和织构类型的影响较小。与镁/铝复合板相比,钛网的添加降低了轧制态复合板的界面剪切强度和延伸率,但极大提升了退火态复合板的界面剪切强度、拉伸强度和延伸率。结论 中间层钛网的添加可有效减少复合板界面处金属间化合物的数量,提升退火态复合板的综合力学性能。     

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。     

液-固相轧制复合法生产铝不锈钢复合带

液—固相轧制复合技术是我们独立开发的一种生产复合金属的新方法,该方法基本技术思想是将固态金属的热浸镀与液态金属的铸轧技术有机结合。该技术的基本特点是:(1)可以实现两种金属的冶金结合,结合的强度是固—固相复合的2～3倍;(2)单位成本比固—固相复合轧制降低20％～30％,成材率却提高10％～20％;(3)工序少,轧制载荷低,设备投资比固—固相复合轧制技术减少50％～70％;(4)以带式法连续生产,比固—固相块式生产提高生产效率1～2倍以上;(5)由于工序减少和设备吨位的减小,其能源消耗可降低30％～50％;(6)可以使液态金属在轧辊区快速冷却,因此,金属结晶速度高,晶粒细小,尤     

多道次热辊轧制Al/Mg层状复合板材结合面特性

为研究热辊轧制对层状复合材料组织性能的影响,本文采用多道次热辊轧制工艺制备了Al/AZ31B/Al多层复合板材,通过OM、XRD、SEM及设计模具测试,分析了不同压下率、退火温度对复合板材界面微观形貌和结合性能的影响规律。结果表明：热辊轧制兼具变形和促进扩散层的形成双重作用,大压下率复合板材结合界面形成不连续的扩散层。随着压下率增加,结合面由平直逐渐呈显著的“波浪”型,相近的剪切坡度成对出现且角度相近,过大压下率导致异质材料变形过程难以协调,镁层厚度方向减薄明显的部分区域出现裂纹。退火后Al/Mg结合界面形成了更有效的冶金结合,随着退火温度的升高,扩散层厚度不断增加且有分层现象,金属间化合物为Al₃Mg₂(β相)和Mg₁₇Al₁₂(γ相)。剥离形貌为准解理断裂,退火温度过高时,板条状的金属间化合物变得更加粗大,两金属板材会从金属间化合物层开裂。在压下率为60%～70%,退火温度为200～250℃时有利于热辊轧制复合板材的结合强度提升。     

Zn层添加AZ31/7075合金复合成形工艺及组织与性能研究EI北大核心CSCD

通过在异种材料界面添加厚度为100μm的Zn箔,采用预挤压与孔型轧制复合工艺成功制备出AZ31/7075复合材料,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对复合界面进行表征及显微硬度测试,探究Zn过渡层在挤压复合孔型轧制过程中对产品的影响。结果表明:7075硬质铝合金芯部可细化AZ31镁合金,引入Zn过渡层可减少或者避免镁铝系金属间化合物生成;挤压及变形温升使Mg-Zn互扩散形成的低熔点共晶相熔化,同时加速元素自固相向液相扩散;然而降温冷却使Mg-Zn扩散层易出现不连续裂缝,但后续孔型轧制可显著改善;Mg-Zn扩散层经变形生成的MgZn_(2)金属间化合物具备较高的显微硬度(161HV),但Mg-Zn扩散层变形后厚度则较薄,结合层整体硬度变化不明显。     

铜／铝冷轧复合板剥离性能及界面摩擦分析

采用同步轧制方法制备铜／铝复合板,研究了轧制变形量对于铜／铝复合板结合强度和剥离表面形貌的影响,分析了轧制复合界面摩擦机理。研究结果表明,复合板结合强度、剥离表面粘铝、铜基体表面裂纹数都随着轧制变形量的增大而增大。变形量为50％时,结合强度为2N／mm,变形量为60％时,结合强度为7N／mm,变形量为70％时,结合强度为14N／mm。轧制过程中,新鲜金属从结合面裂纹中挤压出来,受界面摩擦力剪切作用,两新鲜金属搓合在一起形成良好结合。     

热处理对钛/硬铝合金轧制复合板界面结合性能和显微结构的影响

一、前言 钛/硬铝合金双金属板是一种重量轻、强度、刚度、耐磨性和耐蚀性均很高的优质复合材料,可用作飞机蒙皮和其他构件。采用“表面处理—轧制复合—热处理”三步法制作钛/硬铝合金双金属板,必须掌握好热处理这一重要环节,研究热处理对其界面结合性能和显微结构的影响。热处理有两个作用:①使双金属的初始结合得到稳定或提高,尤其在轧制变形率较小、金属初始结合强度较低时,这一点极为重要;②消除金属轧制变形后的加工硬化,使金属恢复塑性,以保证双金属能经受后续的成型加工,并满足使用要求。 本文系统地研究了TH1/LY12轧制复合板的热处理,分析了热处理工艺、结合性能与界面组织结构三者之间的对应关系。 二、试验方法     

铝/钢轧制复合有限元二次开发模拟与实验研究

目的 针对铝/钢两种金属性能差异大,轧制复合存在严重的变形不协调及结合强度低的问题,研究轧辊同径与异径及单辊驱动对复合板协调变形及结合强度的影响.方法 通过有限元二次开发进行模拟建模,并结合同步和异步轧制实验分析板翘曲机理.结果 与铝板接触的轧辊作为主驱动辊可使板变形更协调且结合强度更高,变形翘曲度为0.048,结合强度为34.2 MPa.结论 采用接触铝侧轧辊单侧驱动,双金属界面实现复合的位置更靠近轧辊出口,复合后的双金属界面间的剪应力和所受弯矩较小,制备的铝/钢复合板变形协调性更好,且结合强度更高.     

大面积、薄覆层钛/钢复合板爆炸-轧制工艺研究

探索了大面积、薄覆层钛/钢复合板生产工艺.分析了不同的轧制温度下爆炸-轧制钛/钢复合板的性能和组织.结果表明,配制低爆速混合炸药,在覆层与基层之间增加一层纯铁过渡层,采用合适的爆炸复合工艺制得轧板复合板坯,再在适当的热轧温度下轧制,可获面积超过35 m2、覆层厚度≤2.0 mm的钛/钢双金属复合板且各项性能指标符合国家标准要求;此项研究填补了国内空白,满足了市场需求.     

铝基层状复合材料界面金属间化合物的研究现状

随着科学技术的进步和新技术、新产业的出现,特别是高、精、尖技术的迅速崛起和发展,各国对工程材料的需求也越来越广泛,对材料性能提出了越来越苛刻的要求。因此传统、单一的金属材料的应用领域受到很大的限制,越来越不能满足高新技术的发展要求。近年来,能源和资源的消耗日渐增多,许多矿产资源日益枯竭,为了节约资源和能源,减轻产品质量,环保绿色的复合材料已成为主流发展方向。异种金属复合材料通过选择不同的组元层,可具备多种优异性能,以满足抗磨损、抗腐蚀、抗冲击及高导热导电等特殊要求。目前,金属基复合材料在石油、机械、化工、电子及家用电器等许多领域得到了广泛应用。铝基层状复合材料兼具铝合金的耐腐蚀、高导热、低密度和其他组元层的优良性能,如不锈钢耐腐蚀、铜高导电导热散热、钛耐高温冲击耐腐蚀、镁低密度优良电磁波屏蔽性能等,可满足多种特殊使用要求。铝不锈钢、铝镍及铝钛复合材料的应用,可节约Cr、Ni、Ti等稀贵金属。为了使铝基层状复合材料具有良好的界面结合性能,异种金属复合后,通常进行扩散退火,然而异种金属扩散退火过程中若层状复合材料界面有金属间化合物生成,将会损坏组元层间的结合强度,甚至分层,严重影响复合材料的使用性能。因此,研究界面金属间化合物的形成及生长是开发铝基层状复合材料的关键。本文较为系统地阐述了常用铝/不锈钢、铝/钛、铝/镍、铝/铜、铝/镁五种铝基层状复合材料界面金属间化合物,介绍了界面金属间化合物相的组成及生长动力学,并给出了五种铝基层状复合材料界面化合物的生成条件。同时,揭示了铝基层状复合材料界面金属间化合物初始形成过程,包括金属相互扩散、到达最大固溶度后初始相的形成、金属间化合物不同相间的转变及金属间化合物厚度的增加,得到了界面化合物厚度与扩散退火时间和温度的关系,金属间化合物层厚度(X)与时间(t)之间的关系满足公式:X=kt~n(n为动力学指数)。此外,本文就Si对铝镍、铝钛层状复合材料界面金属间化合物的影响进行了预测。     

高性能钛/铝复合板的关键制备技术

目的 研究TA2纯钛/6061铝合金复合界面的微观组织和力学性能,以及热处理对复合板组织和力学性能的影响.方法 在1×10-2 Pa高真空度下,对钛/铝复合坯进行搅拌摩擦焊封装,并在轧制温度为426℃和总压下率为80％下进行热轧复合;然后,对复合板进行T6热处理,即在540℃固溶及177℃时效5 h.随后,对热处理前后的复合界面进行扫描电镜和电子探针分析,明确元素扩散机制,并对复合板进行拉剪性能测试.结果 热轧后复合板的界面平直,无气孔、裂纹等缺陷,界面剪切强度为94.2 MPa.热处理后复合板铝基体力学性能提高,界面剪切强度达141.2 MPa.结论 采用真空轧制复合技术制备出了板形好、无缺陷的钛/铝复合板,经T6热处理后,钛/铝复合板的界面结合性能大幅改善,提高约50％.     

多层异质复合结构的动力学响应及抗侵彻性能

为研究多层异质复合结构动力学响应及抗侵彻性能,利用霍普金森试验装置,对不同材料排布顺序及含泡沫铝夹芯的多层复合结构进行冲击加载,通过贴在入射杆和透射杆上的应变片测得入射波、反射波、透射波波形,验证数值仿真模型正确性;结合数值模拟,研究不同结构对试件内部应力波传播特性和应力场分布影响规律;依据复合结构动力学响应特征,设计复合靶板并进行抗侵彻试验,分析靶板塑性变形特征及抗侵彻耗能机制;通过数值模拟分析泡沫铝夹芯厚度对防护性能影响。结果表明,装甲钢后置复合结构及含泡沫夹芯结构有助于减缓应力集中,减小陶瓷损伤面积;泡沫铝夹芯过厚难以为靶板变形提供支撑,降低抗侵彻阻力;五种夹芯厚度h=2 mm、h=5 mm、h=10 mm、h=20 mm、h=30 mm中,h=10 mm对应多层异质复合靶防护性能最优。      

层状镁/铝复合板轧制工艺研究进展

镁/铝复合板具有密度小、比强度高和耐腐蚀性好等优点,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域.轧制法是目前生产镁/铝复合板最为广泛的一种方法,该法设备简单、操作容易、成本低廉.介绍了普通轧制法、异步轧制法、爆炸+轧制法、累积叠轧法、固-液铸轧法、波-平轧制法6种轧制工艺,以及这些工艺在制备镁/铝复合板时的优缺点.波-平轧制工艺可以提高复合板的平直度,有利于板材后续加工成形.也研究了轧制温度、轧制压下率、轧制速度、轧后退火处理对镁/铝复合板力学性能的影响,镁/铝界面金属间化合物的形成因素,以及化合物层厚度对镁/铝复合板力学性能的影响.     

辊缝与轧制速度对粉末轧制钛铝多孔板性能的影响

采用粉末轧制技术制备了大尺寸(长560~1000mm×宽210mm×厚2.5mm)钛铝多孔板,讨论了辊缝与轧制速度对钛铝多孔生板坯密度和厚度的影响,研究了钛铝多孔生板坯在不同烧结工艺下的孔隙变化情况。结果表明:随着辊缝的增大,钛铝多孔生板坯密度减小,厚度增加。随着轧制速度的增加,生板坯的密度降低,厚度变薄。生板坯经1200℃高温烧结后,反应更完全,所获得的孔隙呈现开孔隙结构。轧制速度为2m/min、辊缝为3mm时可获得孔隙率为38.02%、孔径分布均匀的钛铝多孔板。     

包铝镁板轧制复合机理的研究

镁合金由于具有比强度高、比刚度高、电磁屏蔽性能强等特点,而成为当今研究的热点金属材料之一。但是加工变形能力差和不耐腐蚀的缺点限制了镁合金的发展。本文采用轧制复合的方法制备包铝镁板,提高镁合金的加工变形能力和耐腐蚀能力,并研究镁．铝复合机理、工艺制度对镁一铝结合的影响。研究结果表明：镁埠;轧制复合的机制主要是裂口机制,当轧制变形率超过临界值时,才能实现镁-铝良好的结合;轧后退火对镁-铝的结合强度影响很大,退火中镁—铝原子的互扩散有助于提高镁—铝的结合强度,但是中间相的出现大大降低结合强度。     

累积叠轧制备的Cu/Al/Cu复合板材金属间化合物层演变及其对力学性能影响研究

目的 研究在不同温度条件下Cu(商业纯铜)/Al(AA1060)/Cu复合板材累积叠轧过程中界面金属间化合物层对材料性能的强化规律.方法 在不同温度条件下(350～500℃)累积叠轧制备Cu/Al/Cu层状复合板材,深入分析其界面金属间化合物层形状、元素分布及其对力学性能的影响规律.结果 金属化合物层的厚度随着轧制温度的升高逐渐增加,且随着轧制温度的不同,形貌呈现很大的差异.当轧制温度为350℃和400℃时,金属间化合物相对平整.轧制温度升高到450℃时,金属间化合物层呈现锯齿形,使该工艺条件下加工的材料同时具有较好的强度(273 MPa)和塑性(4.06％).结论 制备Cu/Al/Cu层状复合材料过程中,通过优化轧制温度这一重要轧制参数,能实现强度和塑性的综合提高.     

加热温度对型孔轧制法制备钛/铜复合棒结合强度的影响

研究了温度对钛/铜复合棒型孔轧制时结合强度的影响.实验结果表明,最佳的加热温度是750～820℃.在此温度范围内得到的钛/铜复合棒的结合强度要大于铜的拉伸强度;同时研究还表明:在轧制复合过程中存在着两种结合机理.     

铜/铝双金属复合材料研究新进展

双金属复合材料能综合各基体金属的优异性能,弥补单一金属的不足,具有性价比高、成本低等特点,是目前材料研究领域的热点。铜/铝双金属复合材料作为一种典型的双金属复合材料,综合利用铜的高导电、高导热,以及铝的质轻、易焊接、低成本等优点,广泛应用于电力、热传输、汽车等领域,受到国内外研究人员的广泛关注。然而,制备铜/铝双金属复合材料的主要难点包括:(1)铜、铝两种材料均易氧化,且形成的氧化膜难以去除;(2)界面易形成硬脆的金属间化合物,危害铜/铝双金属复合材料的性能。近年来,研究人员不断完善现有工艺和开发新工艺,对界面形成机理、金属间化合物的生长调控、组元金属之间的尺寸与性能的匹配、变形与热处理协调、性能表征等方面进行了大量研究,并取得了丰富的成果。研究人员通过优化工艺参数、采用物理和化学方法控制界面金属间化合物的生长,提高界面结合强度;采用原位表征手段观察界面的相演变,探究界面结合机理;结合有限元模拟技术,开展铜/铝双金属复合材料变形、热处理和缺陷预测等方面研究,指导实际生产;综合评价铜/铝双金属复合材料的力学、电学、热学和耐腐蚀等性能,不断挖掘其应用潜力。本文归纳了铜/铝双金属复合材料的制备工艺,重点评析了组合复合工艺在制备铜/铝双金属复合材料的应用。综述了铜/铝双金属复合材料在界面组成、原位观察界面相的演变、界面性能评价和界面结合性能提升等方面的研究新进展,并预测了铜/铝双金属复合材料未来的研究方向。     

中间层锌箔对铝-钛异种接头微观组织和力学性能的影响

本文旨在通过改善焊接工艺,提高铝-钛接头性能,扩大铝-钛复合件的应用范围.通过在铝-钛熔钎焊接工艺中添加锌箔,探讨了中间层锌箔对铝-钛接头微观组织和力学性能的影响.采用TIG焊机对铝/钛异种金属板材进行熔钎焊接实验,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、维氏硬度计和电子拉伸机对铝/钛接头的微观组织和机械性能进行分析.研究发...     

中温轧制制备镁/铝/钽多层复合材料的界面扩散与力学性能研究

目的 实现镁铝钽异种金属复合板材的制备并优化复合板材的力学性能,以获得强轻质–高抗辐射屏蔽性能的复合金属材料。方法 通过中温轧制工艺,先进行首道次大压下量轧制、随后不断提升轧制道次的方法开展Mg–Al–Ta板材轧制复合研究,分析不同轧制道次下Mg–Al–Ta的界面扩散行为。结果 通过引入Al过渡层,成功实现Mg–Al–Ta轧制复合,不同轧制道次下制备出的Mg–Al–Ta层状复合材料表面较为平整,界面处结合良好;Mg–Al和Al–Ta界面的扩散宽度均随着轧制道次的增加而增大,在1道次到5道次的轧制中,Al–Ta界面的扩散宽度由1.2 μm增大到5.18 μm,Mg–Al界面的扩散宽度由2.38 μm增大到4.25 μm,随着轧制道次的增加,界面层硬度逐渐增大;Mg–Al–Ta层状复合板材的抗拉强度随轧制道次的增加而增大,2道次和5道次轧制板材的抗拉强度分别达到293、365 MPa;轧制道次对板材的塑性影响较小,不同轧制道次的复合板材伸长率均不足1%。结论 研究结果表明,Al是互不相溶金属Mg和Ta冶金结合的有效媒介;中温轧制的热力耦合作用是实现Mg–Al–Ta板材协同变形和界面扩散的主要机制。