爆炸复合Al/Mg/Al叠层板轧制过程数值模拟研究

采用有限元法研究了爆炸复合制备Al/Mg/A1叠层板的轧制过程.结果表明:280℃时AZ31、7A52两种合金流变应力接近,具有较好的塑性,有利于叠层板轧制的均匀变形;咬入后开始阶段应变主要集中在铝合金板上,而镁合金板只有少数部位出现应变;随时间延长,铝合金板与镁合金板均发生了较为均匀的变形,有利于整体形变强化;随压下率的增加,铝合金板和镁合金板各点最大应变、最大应力、轧制力、咬入时间均增加,确立了压下率与最大轧制力、压下率与咬入时间的关系.     

Al/LZ91/Al三层复合轧制板材组织及界面扩散行为

采用金相显微镜,扫描电镜,观察了Al/LZ91/Al复合板界面组织和形貌,研究了不同退火参数对复合板界面扩散和拉伸性能的影响,并建立了扩散方程。结果表明,Al/LZ91/Al三层复合板退火后中间层LZ91镁合金发生了回复和再结晶,先前轧制被拉长而变形了的晶粒退火后转变为均匀而细小的等轴晶粒。Al/LZ91/Al三层复合板退火后界面发生了Mg和Al等元素的扩散,界面由基体α-Mg+β-Li相、Mg17Al12相、Al3Mg2相以及α-Al相等组成;退火温度为300℃保温1h后的三层复合板抗拉强度和伸长率最大,分别达到130 MPa和15.8%。     

不锈钢／Al固液轧制复合板材界面剪切强度与界面结构

测定了不锈钢／Ａｌ固液轧制复合板材界面剪切强度。应用扫描电镜、Ｘ射线衍射仪对不锈钢／Ａｌ固液轧制复合板材界面和剪切断面的形态、结构、成分等进行了观察和分析。界面层由明显不同的二层组成,即接近钢的明显过渡层和接近Ａｌ的沿晶界富Ｆｅ相的析出层。界面结合牢固,强度高。剪切断面大多发生在Ａｌ处,否则发生在界面层和钢／Ａｌ原始界面处。钢板经助焊剂浸镀后,界面结合强度高于未浸镀的。Ｘ射线衍射确定界面层中的金属     

太阳能热水器用的轧制焊合的铝合金热交换板

许多国家的科学家,其中也包括苏联的,对实际上取之不尽的能源问题都在进行研究,属于这个问题首先是太阳能。在使用太阳能装置的主要元件中有轧制焊合的铝合金热交换板,全苏轻合金研究所对它的生产工艺进行了研究。     

不锈钢／Al固液轧制复合板材界面的精细结构

应用场发射透射电子显微镜研究了不锈钢／Ａｌ固液轧制复合板材界面的精细结构。结果表明,在钢－Ａｌ之间存在主要由两种金属间化合物组成的界面反应层。靠近钢处由一层细小的（Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ）２Ａｌ５纳米晶组成,靠近Ａｌ处由纳米级的（Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ）４Ａｌ１３柱状晶组成。反应层附近的Ａｌ中有各种形态的（Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ）４Ａｌ１３相析出,并对界面结构的形成进行了初步的分析。     

Cu/Mo/Cu轧制复合界面的结合特性

采用轧制方法制备Cu/Mo/Cu复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜和电子拉伸机等研究Cu/Mo/Cu复合材料的界面结构、断裂特点和工艺参数对结合强度的影响。结果表明:轧制前经(750℃,8 min)热处理,道次变形量为55%,复合材料的界面结合紧密,最大剪切强度为77 MPa;钼层金属显微组织呈扁平纤维状,组织较为均匀,铜层金属的晶粒呈等轴状,由界面至表面晶粒逐渐增大,且分布很不均匀;复合机制为典型的裂口结合和机械啮合。     

轧制高锰钢板的气体保护焊

采用CO_2焊工艺方法,结合生产实际,采用大电流、高焊速对轧制高锰钢板进行了焊接,分析了焊接接头的组织及性能,指出用CO_2气体保护焊焊接轧制高锰钢的可行性。     

老化过程中Cu/Al合金键合界面金属间化合物的生长行为

采用热压超声丝球键合方法,将直径50μm Cu引线键合到Al-1%Si-0.5%Cu金属化焊盘.对焊点在不同温度下进行老化,通过SEM,EDX和Micro-XRD分析了金属间化合物(IMC)生长情况.结果表明:老化后Cu-Al IMC主要为CuAl2和Cu9AL4.在老化温度一定时,Cu-Al IMC层的生长厚度与老化时间的关系符合抛物线法则;由实验数据计算得到Cu-Al IMC生长的激活能为97.1 kJ/mol.     

Al/Zn-3Al/Al超声波辅助钎焊接头焊合率及显微组织

采用固定间隙超声波辅助无钎剂钎焊方法制备了Al/Zn-3Al/Al钎焊接头,并研究了超声振动时间、超声振动功率以及钎焊温度对接头焊合率和显微组织的影响. 结果表明,液相钎料与母材间的冶金结合首先发生在接头的边角处,随着超声振动时间的延长或功率的增加,冶金结合区域逐步向接头的中心蔓延;当超声振动功率高于210 W,超声振动时间长于2 s时,接头能获得优良的焊合率;接头的钎缝层主要由Zn-Al共晶相和α-Al相组成,升高钎焊温度或延长超声振动时间均会增加钎缝层中α-Al相的含量,其机制主要归因于超声空化效应对母材的溶蚀作用.     

等厚4343/4A60铝合金板轧制复合变形规律及其界面结合行为

试验以4343铝合金和4A60铝合金为研究对象,在加热至450℃条件下进行一道次热轧复合,获得不同压下量条件下的4343/4A60铝合金热轧复合板,然后采用多道次冷轧轧薄至最终厚度为0.4 mm。通过分析热轧复合和后续冷轧薄过程中两组元层铝合金的厚比变化、显微硬度变化规律及复合界面元素的扩散状态,探讨了等厚铝钎焊层/铝过渡层热轧复合过程中的变形规律及界面结合行为。结果表明,在热轧复合和冷轧过程中,4343铝合金和4A60铝合金组元层厚比变化波动较小,与初始层厚比相同,两种金属变形规律基本一致;通过对热轧复合板厚度方向的显微硬度测量,得到在4A60铝合金层靠近界面附近显微硬度值有明显升高的现象,通过扫描电镜对复合界面进行能谱仪分析,发现热轧后复合界面4343铝合金侧有硅元素向4A60铝合金侧扩散现象,说明铝合金热轧复合的界面结合为牢固的冶金结合。     

轧制复合电缆用Cu/Al复合材料变形规律研究

采用三步法复合工艺制备了电缆用Cu/Al复合板,分析了冷轧复合过程中Cu/Al复合板变形区的特点,研究了Cu层与Al层厚度比为1∶4时各组元压下率与总压下率的关系.将Cu/Al双金属变形区分为3个区,建立了基于原始坯料层厚比条件下的轧制复合Cu/Al复合板厚度模型.     

Cu/Al扩散焊工艺及结合界面的组织性能

采用扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA）、显微硬度等测试方法对Cu/Al扩散焊工艺以及接头的组织性能进行了分析。试验结果表明：采用真空扩散焊工艺,在加热温度（520-540）℃、保温时间60min、压力11.5Pa时,在Cu/Al界面处形成明显的宽度约40μm的扩散过渡区,由于在铜侧过渡区中产生金融间化合物（Cu3Al)会出现硬度峰值,控制Al的扩散含量不超过10%,可避免或减少扩散过渡区中脆性金属间化合物的产生。     

Mg/Al异种材料扩散焊界面组织结构及力学性能

Mg/Al扩散焊接头界面区由铝板侧过渡层(Mg2Al3相)、中间扩散层(MgAl相)、镁板侧过渡层(Mg3Al2相)组成.SEM观察分析表明,在界面铝板侧扩散层与中间扩散层之间存在一定的扩散空洞,不利于获得接头性能优良的扩散焊接头.随着加热温度的升高界面抗剪强度呈现先增大再降低的趋势,当加热温度475 ℃,保温时间60 min及压力0.081 MPa时,接头可达到最大抗剪强度18.94 MPa.接头界面扩散区的显微硬度范围为260～350 HM,明显存在三个不同硬度分布区,随着加热温度的提高,扩散区的显微硬度及扩散区宽度也相应增加.     

轧制复合铝/不锈钢界面金属间化合物的生长动力学

对轧制复合铝合金/不锈钢双层复合材料进行不同温度和时间的退火,借助Zeiss Ax10金相显微镜、Quanta-200型扫描电镜、EDAX能谱仪和D-max X射线衍射仪对复合界面结合区进行金相组织观察、元素成分线扫描分析、界面化合物EDS分析及XRD物相鉴定,研究复合界面上金属间化合物的生长行为。结果表明:复合界面金属间化合物(IMC)主要为Fe2Al5相,当退火温度达773 K时,Fe2Al5已在界面上生成;随退火时间的延长,Fe2Al5的增厚符合抛物线法则;界面金属间化合物Fe2Al5的生长激活能为162.3 kJ/mol,并获得其生长动力学模型,通过此模型可对化合物层厚度进行初步计算。     

轧制复合钢/铝界面金属间化合物生长动力学研究

研究了冷轧复合特种钢/铝合金复合带材的退火热处理工艺,探讨了退火温度和退火时间对复合界面金属间化合物生长的影响。结果表明,当退火温度达605℃时,金属间化合物开始在界面上生成,随退火温度和退火时间的增加,金属间化合物的厚度增大,且化合物层厚度随时间的变化复合抛物线规律,经线性拟合,得出化合物生长的激活能和化合物生长动力学曲线。     

Si对Cu/Al冷轧复合界面组织与力学性能的影响

通过铝层Si合金化手段,制备了Cu/Al-Si合金冷轧复合带。利用金相显微镜、扫描电镜、万能材料试验机等仪器,研究了不同Si含量对Cu/Al-Si合金冷轧复合带界面扩散层厚度、界面结合强度、界面和基体处的显微硬度以及再结晶组织等的影响规律。结果表明,铝层中一定量的硅合金化可以起到阻碍铜铝原子互扩散、抑制铜铝金属间化合物的生长、提高铝侧基体显微硬度以及细化晶粒等作用,但是在高温、长时间热处理条件下,硅会降低界面的结合强度。     

Mg/Al异种材料真空扩散焊界面区域的显微组织

采用真空扩散焊技术对Mg／Al异种材料进行了焊接。采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、显微硬度计及X射线衍射(XRD)对扩散界面附近的显微组织及性能进行了试验研究。试验结果表明，Mg／Al异种材料真空扩散焊在加热温度Tp=450-490℃，压力强度P=0．08-0．10MPa，保温时间t=40-60min时能得到良好的扩散焊接头。扩散焊界面过渡区形成了致密的新相化合物层，断口形貌呈粗糙暗灰色，以解理断裂为主并伴有脆性的混合型断口，扩散界面过渡区生成了MgAl、Mg3Al2、Mg2Al3等金属间化合物。     

Cu/Al侧向复合界面失效分析及性能调控

采用Conclad连续挤压法制备了Cu/Al侧向复合材料并分析了其界面失效机制。利用扫描电镜、能谱和X射线衍射观察和分析了铜铝复合材料的界面组织及形貌;借助热机械分析仪对Cu/Al复合材料的结合层及基体的热膨胀系数进行了表征。讨论了Cu、Al热成形过程中动态回复与再结晶对其界面结合强度的影响。结果表明:界面结合层的宽度,生成脆硬的金属间化合物Cu Al2、Cu Al和Cu9Al4,结合层与基体之间的热膨胀系数差以及动态结晶与加工硬化产生的内应力是导致界面产生脆性劈裂的主要因素。基于Conclad连续挤压的成形工艺及这类缺陷产生的原因,提出了通过调整模具结构、成形的工艺装备及参数的具体措施并最终得到实验验证。     

Al/316L爆炸复合双金属板界面结构分析

以316L板为基、铝板为覆材进行爆炸焊接,利用扫描电子显微镜及能谱仪研究了爆炸焊接双金属板界面组织结构并用纤维硬度计测量了界面处硬度.结果表明,界面中间灰色区域,以化合物的形式分布在界面上,宽度5～20μm,区域中和边缘铝量有所变化;焊缝区的硬度值较基体316L板及铝板各自的硬度值高,表明界面有化合物存在.     

LZ91合金在累积叠轧焊合过程中的界面焊合研究

采用金相显微镜和扫描电境观察了LZ91镁锂合金在累积叠轧焊(ARB)过程中的界面焊合现象。结果表明：道次压下量为50%的ARB工艺可以使LZ91板材获得良好的界面焊合,板材的抗拉强度和维氏硬度得到明显的改善。后续的ARB变形可以有效改善界面焊合质量,ARB轧制后退火可以使板材界面焊合强度增加。LZ91合金累积叠轧焊变形中的界面焊合机制是：合金表面硬化层先发生破裂,新鲜金属暴露,然后在轧制压力的作用下一起流动、相互接触,最终形成冶金结合。