采用爆炸-轧制法制备钛/铝复合板

主要对制备1．5mm钛／铝复合薄板的爆炸一轧制工艺进行了实验研究。通过实验，确定了TA1和2A12这两种合金的爆炸焊接工艺参数。为了解决单张复合板在轧制过程中缠绕轧辊的问题，提出了两张爆炸焊接钛／铝复合板的对称轧制工艺，并且得到了成功的应用。对于轧制过程中复合板钛层表面出现的间歇性开裂现象，也进行了详细的分析。两种基体金属流动变形的不同步性以及铝对钛产生的不均匀牵引变形力是导致复合板钛层表面开裂的主要原因。     

轧制界面非稳态流体润滑轧制特性

针对轧制过程非稳态及润滑特性,通过流体力学分析,建立稳态、非稳态轧制变形区油膜厚度分布模型,提出油膜波动系数以研究油膜厚度的绝对波动,应用卡尔曼微分方程分析了稳态、非稳态轧制界面应力分布,并以稳态应力分布为基础提出应力波动系数以研究变形区应力的绝对波动.结果表明:稳态下压下率增加,轧制界面油膜变薄,压应力、切应力均增加;非稳态下随着入口板带厚度等扰动因素的波动加剧,油膜波动系数变大,绝对波动加剧;不同时刻非稳态压应力波峰的位置和数值都会发生变化;相比于切应力,油膜波动对压应力的影响比较大,当油膜厚度发生6.33%的绝对波动时,压应力和切应力分别产生1.17%和0.24%的绝对波动.      

带夹层不锈钢复合板异步轧制力数学模型研究

 为实现带夹层复合板异步轧制力的预报,对直接添加薄板作为中间层的不锈钢复合板进行受力分析,依据各层金属变形特点以及轧件摩擦力方向的变化,将轧制变形区划分为5个分区,考虑复合板单元体截面法向应力与剪应力在各层金属间的线性分布,借助各个分区力平衡方程,建立了带夹层复合板异步轧制力数学模型;研究了剪切屈服应力比、辊径比、摩擦因数比对各层单元体应力分布的影响以及不同压下率下中性点和连接点的位置变化规律;运用MSC.Marc有限元仿真软件,对316L/Ni/EH40复合板进行了5道次异步轧制仿真,轧制变形区受力状态与理论模型基本一致,各道次轧制力大小与理论计算值误差在10%以内,结果表明,本模型可为带夹层复合板异步轧制力精准预报提供理论指导。     

钢和铝异温轧制复合机理的研究

研究异温轧制复合工艺制度对钢和铝复合板初结合强度的影响，结果表明，轧制变形程度和铝层加热温度都是影响复合板初结合强度的主要因素，利用扫描电镜观察分析复合界面形貌，并对微区成分分析证明，异温轧制复合有不同于室温固相复合的结合机制。     

不锈钢/碳钢复合板纵波轧制搓轧变形机理

不锈钢/碳钢复合板既发挥了不锈钢的强耐腐蚀性、高耐磨性、高耐热性和高磁性，又结合了碳钢的易焊接性、高导热性和易延展性等优势。然而，不锈钢/碳钢复合板较低的结合强度严重限制了其广泛的应用。提出采用纵波轧制(LCR)制备不锈钢/碳钢复合板的工艺，从试验和有限元模拟2个方面研究了变形过程中搓轧区对复合板结合强度的影响，并与平辊轧制(FR)工艺进行对比。结果表明，LCR复合板在波峰和波谷处的拉剪强度分别为315.94 MPa和329.48 MPa, FR复合板的拉剪强度为277.77 MPa。波峰和波谷处的拉剪强度较FR复合板分别提升了13.7%和18.6%。通过对拉剪断裂面进行元素扫描分析发现，LCR复合板波峰和波谷的断裂位置处于Q235B基体中，FR复合板的断裂位置在结合界面上。LCR复合板的拉伸强度和断后伸长率均优于FR复合板。利用有限元模拟获得LCR和FR变形区复合板的应力状态分布，LCR变形区中部分金属处于两向压应力和一向拉应力状态，应力状态更接近纯剪状态，LCR复合板在轧制过程中受到拉应力和强烈的剪应力共同作用。与FR变形区不同，LCR变形区由于波纹辊型的影响，在轧制方向和宽度方向...     

不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程板形翘曲行为

 针对不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易出现不均匀延伸并导致板形翘曲的行为,建立了不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的有限元数值模拟模型,对已实现工业化批量生产的不锈钢/碳钢复合板平整轧制过程的不均匀变形行为及其可能导致的板形翘曲缺陷进行数值模拟研究。在此基础上,对比分析了均质板、非对称不锈钢/碳钢复合板以及对称不锈钢/碳钢/不锈钢复合板平整轧制过程板形的遗传与演变规律,发现仅非对称不锈钢/碳钢复合板在平整轧制过程中极易产生板形翘曲缺陷,同时对比分析了平整和常规轧制对非对称不锈钢/碳钢复合板轧后翘曲缺陷的影响。揭示了不锈钢/碳钢复合板厚向分层特征以及复合板尺寸参数、平整工艺和平整机设备参数等对其板形翘曲缺陷的影响规律,研究表明,对复合板尺寸参数而言,平整过后翘曲高度与厚度比呈正比。对于平整工艺而言,当等张力平整轧制时,平整过后翘曲高度与张力呈正比;当不等张力平整轧制时,前张力的变化对平整过后翘曲缺陷的影响较大;同时平整过后翘曲高度与轧辊和碳钢层表面摩擦因数呈反比。对平整设备参数而言,平整过后翘曲高度与碳钢层表面接触的轧辊辊径、入口侧防皱辊抬起高度以及不锈钢层表面接触轧辊偏向入口侧的距离均呈正比关系。最后,采用轧制试验对数值模拟结果进行了验证,证明了复合板平整轧制模型的准确性。基于上述研究结果,提出了相应的工艺对策,为金属复合板平整轧制过程的板形翘曲控制提供了理论依据。     

中厚板减薄过程残余应力的演变行为

 针对中厚板使用过程中的变形行为，研究了中厚板因减薄引起横向残余应力重新分布规律。基于剥层法理论建立了中厚板减薄过程中残余应力分布模型和挠曲变形模型，应用有限元分析法模拟了厚板减薄过程。对比分析了残余应力分布形式和中厚板挠曲变形程度的计算结果和有限元仿真模拟结果，验证了两种分析方法的可行性，并进一步分析了应力分布状态及厚板减薄方式对薄板减薄过程变形的影响。结果表明，两种分析结果都能反映中厚板减薄变形特征，但有限元仿真模拟方法能够随薄板减薄而改变中厚板约束状态，结果更为准确；中厚板内部原始残余应力分布状态及使用过程减薄方式对其减薄过程变形有重要影响，为中厚板的合理生产设计和使用提供理论依据。     

热轧7075/AZ31B复合板的显微组织及结合性能

为了研究热轧铝/镁复合板结合强度的变化规律,本文综合考虑压下率、轧制温度和轧制速度等多种轧制参数,单道次热轧制备了7075 Al/AZ31B Mg复合板。结果表明:在复合板轧制过程中由于热和强变形作用组织发生了动态再结晶,且增大轧制速度有助于镁基体产生完全动态再结晶。在相同轧制温度下,铝镁复合板结合强度均随压下率增加先升高后降低;强度升高是由于界面元素扩散宽度的增大和镁合金近界面晶粒组织的细化所致,强度降低是由于大变形导致镁基体近界面处产生裂缝,以及塑性功产生热量过多使得镁基体温度升高导致的镁侧晶粒长大所致。对复合板进行拉剪实验,铝镁结合界面剪切强度较低时,断裂发生在复合界面处且成脆性断裂特征,强度较高时断口形貌呈韧性断裂特征,断裂发生在镁基体侧。      

钛-铝复合板界面组织及其对加工性能的影响

使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和显微硬度计(MHTM)对爆炸焊接钛-铝复合板的爆炸态、退火态、轧制态界面进行了研究.结果表明:结合面呈波状结合,距爆炸点越远,界面波的波长和波幅越大;周期性轧制裂纹的分布和界面波波形的分布吻合;复合板的界面分布着周期性中间相,中同相由TiAl和TiAl<,2>组成;在450℃×10 h,490℃×3 h的退火条件下,界面钛铝原子相互扩散不明显,更不会生产中间相.由于爆炸硬化和爆炸热效应的共同作用,界面附近钛板和铝板硬度分布规律不同.周期性轧制裂纹是变形时界面的附加拉应力引起的,裂纹源在钛层的最薄处,界面波形参数过大是钛板面出现轧制裂纹的主要原因.爆炸复合时应严格控制波形参数和中间相.     

4A60铝/08Al钢复合带材冷轧结合行为的研究

以冷轧薄包覆层(100μm)4A60铝/08Al钢复合带材的变形区为研究对象,借助金相显微镜、扫描电镜及硬度计等实验手段,对铝/钢轧制复合变形区的金属变形行为和结合性能进行了研究。结果表明:铝/钢轧制复合过程中从入口到出口可分为3个变形区,即铝和钢变形但未复合区、铝和钢变形且复合区和钢变形而铝不变形的稳定复合区;从复合比变化的角度并参考界面结合行为确定薄包覆层4A60铝/08Al钢复合带材的临界复合压下量为15%左右,最小复合压下量为35%左右。     

包覆浇铸高硼不锈钢复合板的变形协调性

包覆浇铸后的复合铸坯虽然已具有冶金结合,但热轧过程中,道次变形量若确定不合理将在界面处产生附加应力,附加应力值的大小将影响热轧后复合板的界面结合情况。应用ABAQUS有限元软件对包覆浇铸304不锈钢/高硼不锈钢/304不锈钢复合铸坯的热轧过程进行了有限元模拟,有限元模拟结果显示,当道次变形量大于17%时,覆层及芯层变形协调性变差,复合板界面将遭到破坏。实际热轧试验验证了有限元模拟结果的正确性,为包覆浇铸复合铸坯的热轧提供了有利的工艺参数。     

基于降低轧机负荷的高性能特厚钢板轧制工艺

为了得到综合性能合格的特厚钢板产品,对特厚钢板轧制工艺进行优化,通过轧机扭矩测试、钢板显微组织与力学性能分析,研究轧制道次压下率、轧制速度和开轧温度对轧机轧制过程扭矩及钢板力学性能的影响.结果表明,提高开轧温度、降低粗轧道次的轧制速度,可有效控制钢板的变形抗力、降低轧机负荷、增加钢板芯部的变形量,使得试验钢板的各项力学...     

不锈钢-碳钢复合带肋钢筋的制备工艺研究

使用金属熔覆和热轧的方法成功制备了覆层为Cr13不锈钢的复合钢筋.通过有限元数值模拟发现,在粗轧区域的高温变形过程,塑性应变主要集中在轧件表层和1/4位置,芯部的变形较表层偏小,随着变形的不断进行,塑性应变不断向碳钢芯部渗透.复合钢筋在成品机架K1变形时,不锈钢全部包裹在碳钢上,但是在横断面的不锈钢覆层厚度分布不均匀,...     

金属层合板板形翘曲变形行为

采用经典弹性力学方法建立了金属层合板翘曲解析计算力学模型,获得了厚度方向不均匀延伸与板形翘曲之间的定量关系;并分别建立了在线和离线两种状态下金属层合板翘曲变形的有限元数值模拟模型,对解析计算力学模型进行了验证;在此基础上,揭示了金属层合板产生板形翘曲缺陷的力学根源以及各因素对金属层合板板形翘曲缺陷演变的影响规律,同时对比分析了双层和三层结构层合板与均质板的翘曲变形差异以及铜/碳钢层合板与不锈钢/碳钢层合板二者之间的翘曲变形差异。研究表明,金属层合板翘曲高度与延伸差、厚度比呈正比关系,与厚度呈反比关系,且基层与覆层的切变模量相差越大,厚度比对金属层合板翘曲变形的影响越大。基于数值模型,模拟研究了层合板在理想均匀分布的初始温度下,历经去应力退火过程时,其板形翘曲的变形行为及规律,并与均质板进行比较。最后,在工业生产现场取样已翘曲层合板,通过测量其弯曲变形量进而反求其初始延伸差,验证了解析计算力学模型的准确性。      

不锈钢/碳钢冷轧复合机理的研究

通过对不锈钢 碳钢复合板冷轧工艺的研究 ,提出了不锈钢 碳钢冷轧复合的结合机理。分析了影响不锈钢与碳钢复合的主要因素 ,指出扩散退火可以明显提高复合界面的结合性能。得到的实验数据对于开发新的不锈钢 碳钢复合板冷轧工艺有指导作用。     

复合铸轧工艺参数对Kiss点的耦合影响

为了获得高质量的层状金属复合材料,依据双辊薄带复合铸轧技术,探究工艺参数间的耦合作用对复合铸轧的影响。采用有限元软件构建了铜和铝的固-液复合铸轧仿真模型,基于该模型,研究了铝板出口厚度、轧制速度、熔池高度、铜带厚度和浇注温度对Kiss点高度的影响,并对正交试验得到的Kiss点高度进行极差分析,得到了铝板出口厚度、轧制速度和铜带厚度3个强耦合参数,给出了这3个参数两两耦合下耦合强度的变化规律。铝板出口厚度和铜带厚度、铜带厚度和轧制速度对Kiss点高度的耦合影响随参数值的增大其效果逐渐减弱,铝板出口厚度和轧制速度对Kiss点高度的耦合影响随参数值的增大其效果逐渐增强。同时,利用复合铸轧熔池物理场的变化,分析了产生耦合的原因。     

压下率对316L/EH40复合板界面微观形貌的影响

 为确定制备316L/EH40不锈钢复合板所需压下率,采用MSC.Marc有限元软件模拟研究了316L/EH40不锈钢复合板在不同压下率下的轧制过程,通过对变形区结合界面处应力场与应变场的综合分析,确定不锈钢复合板实现有效黏合的最小压下率为55%。基于有限元仿真结果,采用Gleeble-3800热模拟试验机制备了不同变形率下的复合样件,并对复合样件结合界面处的微观组织形貌进行了观测。通过分析得出结论,样件压下率达到30%后,结合界面处孔隙基本闭合,但仍有部分夹杂物和微孔存在;当压下率超过50%后,结合界面处微孔完全消失,夹杂物数量减少并且尺寸减小;低合金钢侧组织由铁素体和珠光体组成,靠近结合面处存在脱碳层,随着压下率的提高,脱碳层厚度逐渐降低;不锈钢侧由奥氏体组织组成,奥氏体晶粒尺寸随着压下率的提高得到不同程度的细化;显微硬度值随着压下率提高逐渐增大。     

高硅电工钢Fe-10%Si和低碳钢Q235复合板轧制过程裂纹演变研究

对包覆浇铸制备的低碳钢-高硅电工钢-低碳钢三层复合铸坯进行热轧及温轧变形加工,对轧制过程中产生的裂纹及其演变进行研究,同时研究扩散退火工艺对裂纹变化的影响。结果表明,60 mm复合铸坯可以通过热轧及温轧变形减薄至0.5 mm;变形过程中高硅电工钢产生的深裂纹在本质上不受加工工艺的影响,其自身存在属性会保留在复合板内层中;变形过程中产生的普通裂纹受加工过程的影响很大,存在尺寸明显减小的现象;深裂纹及普通裂纹在加工过程中自身周围的合金基体中衍生的微裂纹会在扩散退火过程中得到消除。     

热连轧低合金钢边部横裂形成原因分析

通过采集现场过程数据,从温度、成分、相变、晶粒形貌、轧制变形应力等方面对低合金钢Q355B宽规格钢板在热连轧过程中产生边部横向裂纹缺陷的原因进行机理分析.结果 表明,宽规格低合金钢边部横向裂纹产生原因与板坯宽度方向温度均匀性相关,边部局部温度过低导致两相区和非再结晶区域轧制,边裂区晶粒度尺寸和形貌与正常区有明显差异,从...