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。     

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.     

夹层材料对钛/钢复合板组织及性能的影响

基于实际生产线,研究添加DT4或SL3夹层材料对TA2/Q235B复合板组织及性能的影响。通过金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱电子衍射（EDS）、X射线衍射（XRD）和力学试验等对钛/钢复合板进行分析。研究发现,添加DT4夹层的复合板界面较为干净,TiC较为均匀,界面化合物等相对较少,剪切强度达到187.4 MPa;添加SL3夹层的复合板界面夹杂物较多,界面存在TiFe、TiNi等金属间化合物,剪切强度仅为148.6 MPa。两种夹层的复合板剪切断裂位置均发生在钛侧,断口处均发现脆性断裂特征。研究表明,加入DT4夹层复合板的剪切强度更高,有利于工业化生产。     

爆炸-轧制钛/钢复合板界面结合性能研究

爆炸-轧制法是先通过爆炸复合制坯,再进行轧制生产复合板的一种方法。本文研究了爆炸-轧制法生产的钛/钢复合板的界面金相、结合界面的元素分布情况以及退火温度对界面结合强度的影响等问题,结果表明:爆炸轧制法生产的钛钢复合板的界面近似呈平直状,在界面钢侧有一脱碳层,引起界面附近碳元素的重新分布,对结合性能有重要影响;获得高强度结合的界面特征是:剥离界面钢层上的Ti元素含量在一定范围内,钛层大量粘铁;退火温度对界面的结合强度影响较大,而在相应保温下保温时间影响不明显。     

铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头组织与性能研究

本工作采用磁脉冲焊接方法实现了铝/镁异种合金的连接,并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和拉伸试验等分析方法对不同放电能量下的接头微观组织及力学性能进行研究。结果表明,铝/镁异种合金焊接接头界面呈现波形界面和平直界面,且随着放电能量的增加,界面的有效结合区宽度逐渐增加,最大达到了2.87 mm;波形界面的特征越明显,接头的力学性能越高;当放电能量为30 kJ时,波形界面的波长为62.7μm,波幅为9.1μm,接头拉剪力最大,达4 679.5 N。断口形貌分析结果表明,焊缝由内、外两个椭圆环组成;内环形貌呈密集的颗粒与空洞混合结构,外环形貌为条纹状结构。机械互锁和冶金结合同时存在的波状结构界面是获得力学性能优异的铝/镁异种合金磁脉冲焊接接头的关键。     

镁基复合材料力学性能与微观组织研究

采用了液态浸渗法制备了Al2O3短纤维和SiC颗粒混杂增强镁合金复合材料.研究了浸渗压力对镁基复合材料力学性能和微观组织的影响.研究表明,当浸渗压力从0.4 MPa增加到60 MPa的过程中,由于组织的密实使得力学性能上升;随着浸渗压力的增加,将导致预制体受到压缩变形,纤维折断,从而导致综合力学性能下降.     

轧制制备铝/镁复合板数值模拟和翘曲变形控制

目的 选用5052铝合金与AZ31B镁合金作为复合材料进行热轧复合,研究铝/镁复合板轧制过程的数值模拟和翘曲变形控制.方法 对铝/镁复合板在不同轧制温度、轧制压下率和轧辊预加热轧制工艺下的热轧过程进行模拟.对轧制变形区铝/镁复合板的应力分布进行分析,讨论其对铝/镁复合板变形协调性的影响.最后在不同轧制工艺下进行单道次热轧实验,制备铝/镁(5052/AZ31B)复合板并与模拟结果进行对比.结果 有限元模拟和热轧实验结果表明,随着轧制压下率的增大和轧制温度的升高,铝/镁复合板的翘曲增大;将靠近铝基体侧轧辊预加热后,可以有效改善铝/镁复合板的翘曲问题.以轧制温度450℃为例,轧制压下率逐渐增大时,复合板的延伸性逐渐增大,复合板的翘曲也逐渐增大.将下轧辊预加热到50℃,其余轧制参数不变,轧制后复合板整体较为平直,翘曲明显比轧辊未预加热时小.结论 通过轧辊预加热轧制工艺可以有效控制铝/镁复合过程中的翘曲变形问题.     

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。     

热加工工艺对钛-钢复合板界面力学性能和显微组织的影响

研究了热加工工艺对钛-钢复合板界面力学性能和显微组织的影响.测试了在A,B,C,D 4种温度下热轧复合板界面的力学性能,用金相显微镜及扫描电镜观察了界面显微组织并分析了界面的成分.结果表明,在A,B 2种温度下轧制的钛-钢复合板界面机械性能良好,延伸率高,其剪切强度不但可保持坯料原有的水平,甚至还略有增加.在C,D 2种温度下轧制的钛-钢复合板界面机械性能相对较低,延伸率较高,但剪切强度要比爆炸复合坯料低,尤其是D加热温度,轧制后界面剪切强度急剧下降.热轧的终轧温度也是影响钛-钢复合板界面结合性能的重要因素.在低于相转变温度的合适温区热轧,且终轧温度合适,获得的钛-钢复合板结合界面无爆炸波纹,没有污染,生产的脆性化合物极细小,组织类同于钛材完全退火的等轴组织.     

退火工艺对Al/Mg/Al复合板界面结合与阻尼性能的影响

研究了Al/Mg/Al三明治结构复合板的退火热处理工艺,探讨了退火温度、时间对复合界面和阻尼性能的影响。结果表明:退火使得Mg层中的孪晶及变形组织消失,晶粒明显长大,且可以促进Al-Mg界面原子的相互扩散。随着退火温度的升高,界面效应对复合板的阻尼性能影响由不利转变为有利,在250℃下随着退火时间的延长,复合板的阻尼性能有一定的提高。综合复合板的组织与性能要求,得到Al/Mg/Al复合板的最佳退火工艺为250℃×2h,在应变振幅为5×10~(-4)下复合板的阻尼值Q~(-1)达0.045。     

纤维涂层对复合材料力学性能的影响

对于ＳｉＣ纤维／ＭＡＳ微晶玻璃复合系统，发现在烧结温度下，纤维和基体之间有较严重的化学反应发生，界面结合强，力学性能较差．通过对ＮｉｃａｌｏｎＳｉＣ纤维加涂层，发现Ｎｂ２Ｏ５和ｃ涂层对复合材料的界面结合改善不大，而ＬＣＡＳ晶玻璃涂层能使纤维和基体间的界面结合明显减弱，力学性能大幅度提高，室温抗折强度和断裂韧性分别达３２７ＭＰａ和１３．９ＭＰａ·ｍ１／２．     

Ti_3Al和Ti_2AlNb合金扩散连接界面的组织及力学性能

采用直接扩散连接Ti3Al和Ti2AlNb合金,研究了连接压力、连接温度、保温时间等工艺参数对接头界面组织形貌及性能的影响。利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法观察分析了界面组织结构,并测试了接头的力学性能。结果表明:直接固相扩散连接接头的典型组织为Ti3Al/O相+α2相过渡层/富B2层/Ti2AlNb。当连接温度为1000℃,保温时间60min,连接压力为5MPa时获得的接头室温抗剪强度为635MPa,室温抗拉强度为795MPa,均断裂于Ti3Al母材一侧。经1000℃/60min热循环后Ti3Al母材的抗拉强度下降至原始母材的76%。连接温度低于950℃或保温时间小于60min会导致未焊合等缺陷;温度高于1050℃或保温时间超过120min则导致Ti3Al发生相变。     

Influence of Thermal Exposure on Mechanical Properties of C/Al Composite

In this paper were studied the microstructureand properties of the non-barrier coating compo-sites fabricated by a new technology.The bondingbetween C and A1 in the composites is quite well,and the composites have excellent properties.Theion probe and X-ray analyses indicate that there isAl_4C_3 phase in the composites and its amount inthe composites increases when the composites areexposed.In the case of exposure the strength of thecomposites is reduced because of increasing amountof Al_4C_3.     

B添加对TiC/Ti6Al4V复合材料组织和耐磨性能的影响

用熔铸法制备原位自生钛合金基复合材料,研究B元素的添加对TiC/Ti6Al4V复合材料显微组织和耐磨性能的影响.结果表明:当B的加入量小于0.06%(质量分数,下同)时,随B加入量的增加,复合材料中的枝晶状增强相TiC的尺寸显著减小,由粗大的树枝状逐渐减小为细小的树枝状,甚至链条状和颗粒状,但是复合材料的耐磨性下降;当B添加量从0.1%增加到0.6%时,枝晶状TiC细化不明显,TiC周围伴有纤维状的TiB出现,复合材料的耐磨性能得到明显提高.B对TiC枝晶的细化是凝固前沿成分过冷区形核率的提高和TiC生长率降低的综合作用结果.耐磨性能的改善主要是生成的大量纤维状TiB共同参与了磨损所致.     

Ti/Al2O3复合材料性能研究

本文利用放电等离子烧结技术制备了致密的Ti/Al2O3复合材料.实验结果表明,60vol%Al2O3和80vol%Al2O3的Ti/Al2O3复合材料,界面处生成少量的TiAl,使得Ti与Al2O3间的界面能大于其单个晶粒的界面能,复合材料性能随Ti含量的增加而增大;40vol%Al2O3和20vol%Al2O3的Ti/Al2O3复合材料,界面处生成脆性的Ti3Al相,使得Ti与Al2O3间的界面能小于各自晶粒的界面能,材料的性能随Ti含量的增加而降低,同时断裂的模式也发生改变,由穿晶断裂为主转变为沿晶断裂,脆性的Ti3Al相是Ti/Al2O3复合材料力学性能降低的主要原因.     

氢处理对Ti3Al金属间化合物组织和性能的影响

对一种Ｔｉ３Ａｌ基合金（Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５ＭＯｒ（％）进行了氢处理，研究了合金的吸氢行为和组织变化，并对未渗氢和渗氢的试样进行了高温压缩试验，结果表明，合金的吸氢量在８００℃达到峰值，渗氢使合金中的Ｏ相体积分数下降，并可显著降低热压压缩变形的流变应力。     

射频反应溅射(Al,Ti)N涂层的微结构与力学性能

采用Al-Ti镶嵌复合靶在不同氮分压下制备了一系列(Al,Ti)N涂层,并采用EDS,AFM,XRD,TEM和微力学探针表征了涂层的沉积速率、化学成分、微结构和力学性能,研究了氮分压对涂层的影响.结果表明,氮分压对(Al,Ti)N涂层影响显著:合适的氮分压可以得到化学计量比的(Al,Ti)N涂层,涂层为单相组织,并呈现(111)择优取向,最高硬度和弹性模量分别达到36.9GPa和476GPa.过低的氮分压不但会造成涂层贫氮,而且涂层中的Al含量偏低,硬度不高.氮分压过高,由于存在"靶中毒"现象,尽管涂层的成分无明显变化,但会大大降低其沉积速率,并使涂层形成纳米晶或非晶态结构,涂层的硬度也较低.     

Microstructures and Mechanical Properties of Al/Mg Alloy Multilayered Composites Produced by Accumulative Roll Bonding

Al/Mg alloy multilayered composites were produced successfully at the lower temperature(280 C) by accumulative roll bonding(ARB) processing technique.The microstructures of Al and Mg alloy layers were characterized by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy.Vickers hardness and three-point bending tests were conducted to investigate mechanical properties of the composites.It is found that Vickers hardness,bending strength and stiffness modulus of the Al/Mg alloy multilayered composite increase with increasing the ARB pass.Delamination and crack propagation along the interface are the two main failure modes of the multilayered composite subjected to bending load.Strengthening and fracture mechanisms of the composite are analyzed.