浇注温度对液-固轧制A356/6082复合板界面组织及力学性能的影响

采用液-固轧制复合技术制备A356/6082层状复合板,研究浇注温度对A356/6082复合板界面组织及力学性能的影响。结果表明:当浇注温度偏高时,界面区激冷作用强烈,细小的共晶硅在界面处堆积,阻碍元素进一步扩散;当浇注温度偏低时,两种合金仅仅在轧制力作用下形成机械结合,其显微硬度值在界面附近发生突变,由82.4 HV骤降至61.5 HV;当浇注温度为660℃时,复合板界面区组织均匀,元素扩散宽度约为93μm,实现了良好的冶金结合,其剪切强度最高可达到114.2MPa;随着浇注温度的降低,复合板抗拉强度逐渐提高;当浇注温度为620℃时,其抗拉强度最大为205 MPa,断裂位置首先发生在A356铝合金一侧。     

浇注温度对304不锈钢/纯铝复合材料界面组织及性能的影响

采用热浸镀铝工艺对不锈钢管表面进行镀铝处理，再用固-液复合铸造法制备304不锈钢/纯铝管状复合材料，用SEM观察复合界面的微观形貌，结合EDS与XRD物相检测对复合材料结合界面的物相成分与分布进行分析，并测试其显微硬度、抗拉强度和剪切强度。结果发现，随着浇注温度提高，界面处裂纹消失，结合层厚度逐渐增加。界面处形成金属间化合物，主要以FeAl₃和Fe₂Al₅相为主，Fe和Al的含量在界面附近呈现相反的阶梯梯度分布，且存在一个稳定的台阶。随浇注温度升高，纯铝基体的硬度基本保持稳定，304不锈钢基体的硬度有所降低。抗拉强度和剪切强度都呈现出先上升后下降的趋势，当浇注温度为740℃时抗拉强度和剪切强度均达到最大，分别为512.3 MPa和41.6 MPa。     

热处理对爆炸焊接316L/Q235B复合板组织和性能的影响

本文研究了不同热处理制度对316L/Q235B复合板组织和性能影响,结果表明:随着热处理温度提高,316L/Q235B复合板拉伸强度、剪切强度、界面硬度降低,而伸长率提高了。640℃以下热处理,基层Q235B钢组织只发生回复,未有明显再结晶,复合板界面硬度值降低较少。920℃正火后复合板界面硬度降低至280 HV以下,加工性能明显改善。     

加热温度对TA2/Q235B复合板剪切强度的影响

采用热轧法制备TA2/Q235B钛钢复合板,研究了加热温度对TA2/Q235B复合板剪切强度的影响。结果表明:加热温度为900℃、压下量为75%轧制工艺可以得到符合标准要求的TA2/Q235B复合板;当加热温度分别为900、950、1000℃时,元素扩散层厚度对应为6.7、7.6、13.7μm。随着加热温度的升高,原子扩散越强,元素扩散层厚度逐渐增加;复合板剪切强度随着加热温度的升高而降低,原因是加热温度越高,复合板界面越容易产生Ti Fe和Ti Fe2硬脆的金属间化合物。     

退火温度对AZ31B/A356轧制复合板组织及性能的影响

通过液-固铸轧技术制备了Mg/Al复合板,随后经过退火热处理,研究退火温度对复合板微观组织及力学性能的影响。结果表明,Mg/Al复合板界面过渡区分为3个区域,靠近AZ31B一侧形成了δ-Mg和Mg_(17)Al_(12)过渡区(Ⅰ),靠近A356一侧形成α-Al和Al_3Mg_2过渡区(Ⅱ),扩散界面中间区(Ⅲ)为Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Si和Al_3Mg_2,且Al侧过渡区宽度大于Mg侧过渡区的。界面过渡区的显微硬度明显高于两侧合金。当退火温度不高于250℃时,界面过渡区不会形成新的金属间化合物。当高于250℃时,界面过渡区的厚度随退火温度的升高呈指数型增长。在250℃退火180min后复合板的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到188MPa、148MPa和10.1%,力学性能最佳。     

TA1/Q235R爆炸焊接复合板界面组织及力学性能

通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱扫描仪（EDS）等分析方法，结合力学性能试验，研究了TA1/Q235R爆炸焊接复合板的界面组织与力学性能。结果表明：TA1/Q235R在爆炸焊接后形成了规律的波状结合界面以及不均匀的漩涡状组织。漩涡组织主要由TiFe、TiFe2等脆性金属间化合物组成，漩涡组织中裂纹、夹杂物、脆性金属间化合物等缺陷导致界面的破坏易沿波形轨迹发生；钛/钢界面拉伸剪切强度达194 MPa，复合板的最大抗拉强度为440 MPa；拉剪断口表现为以脆性断口为主的混合断裂特征，断口特征表明漩涡组织中金属熔化层对钢侧的结合强度高于钛侧。板材拉伸断口为韧性断口。     

装药量对爆炸焊接T2/Q235复合板微观形貌和力学性能的影响

采用爆炸焊接工艺制备了T2/Q235复合板,通过粘结试验、弯曲试验以及硬度测试研究了不同装药量对复合板微观形貌以及力学性能的影响。试验表明,使用爆炸焊接工艺可以实现T2紫铜和Q235钢板良好的结合,结合面呈波浪状并有漩涡区。随着装药量的增加,波浪状的深度增加,波浪峰与峰之间的距离减小;复合板的剪切强度、粘接强度和T2铜侧的显微硬度增大。随着距结合面距离的增大,T2铜侧的显微硬度减小。     

热处理对A356/6082复合板界面组织及力学性能的影响

采用液-固轧制复合技术制备A356/6082复合板,研究热处理温度对A356/6082复合板界面组织及力学性能的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,A356铝合金一侧共晶Si组织发生颈缩、溶断、球化,并且球化现象首先在界面处发生,界面区剪切强度逐渐增大。当热处理温度为550℃时,复合界面处组织分布均匀,Si颗粒细小圆整,界面区元素得到充分扩散,元素扩散宽度约为136μm,复合板剪切强度最大值约为145MPa,复合界面在受到均匀塑性变形时,其剪切断裂方式为脆性断裂。     

轧制工艺对工业化试制的真空组坯Q345R/304复合板组织性能的影响

山西太钢不锈钢股份有限公司利用真空组坯复合轧制（真空电子束焊接+轧制复合）技术工业化试制了Q345R/304复合板。本文研究了常规轧制和控轧控冷工艺下轧制复合板的界面结合率、常规力学性能、界面结合强度和界面附近的显微硬度和显微组织变化。结果表明：界面结合不良来自于复合界面处形成的硅铝氧化物和铬锰氧化物,这可能是由于组坯时真空度不足、加热过程中形成的氧化产物。两种工艺下界面附近显微组织差异明显,沿远离界面方向,常规轧制的Q345R钢板组织沿厚度方向为均匀的块状铁素体和珠光体组织,304钢板组织已完全再结晶;控轧控冷工艺轧制的Q345R钢板组织沿厚度方向由多边形铁素体和珠光体组织向针状铁素体和贝氏体组织过渡,304钢板组织仍有变形特征。力学性能检测表明：常规热轧复合板的屈服强度和抗拉强度比控轧控冷复合板分别低115、71 MPa,强度裕量较小;纵向冲击功不小于130 J,外弯、内弯、侧弯后无裂纹,复合板剪切强度在350 MPa以上,高于标准要求(不小于210 MPa),线扫描结果表明界面附近已存在由元素扩散形成的浓度梯度。     

终轧温度对2205/Q345C复合板界面组织和力学性能的影响

采用真空对称组坯+热轧法制备2205/Q345C复合钢板,研究了终轧温度对复合板界面微观组织、元素扩散、硬度分布及剪切强度的影响。结果表明:终轧温度为950~1100 ℃时2205/Q345C复合板的界面结合良好,基层Q345C钢板为铁素体+珠光体组织,复层2205双相不锈钢为奥氏体+铁素体组织。在界面附近,Q345C钢中的C向2205钢中扩散形成了脱碳层,而2205钢形成了“渗碳层”,且二者的深度均随终轧温度的增加而增加。2205钢中的Cr、Ni元素向Q345C钢中连续扩散,Cr原子扩散的剧烈程度高于Ni原子,扩散距离大于Ni原子,且二者的扩散距离均随终轧温度的升高而增加。随着终轧温度的升高,复合板的硬度变化不大,在界面附近2205钢硬度最高而Q345C钢硬度值最低,而界面的剪切强度略有降低,但均大于420 MPa,符合GB/T 8165—2008《不锈钢复合板和钢带》中剪切强度≥210 MPa的要求,且剪切断口中裂纹源区面积减小。终轧温度为950~1100 ℃时2205/Q345C复合板均获得了良好的力学性能。     

Effect of Interlayers on Microstructure and Properties of 2205/Q235B Duplex Stainless Steel Clad Plate

In this research,2205/Q235 B clad plates were prepared by a vacuum hot rolling composite process.The effects of adding Fe,Ni,and Nb interlayers on the bonding interface structures and the shear strengths of the clad steel plates were studied.The results showed that 2205 duplex stainless steel and the three interlayers produced a large amount of plastic deformation and low-angle boundaries,and the main structures were the recrystallized and deformed grains.There were many recrystallized grains in the microstructure of the Q235 B low-carbon steel due to the low deformation in the rolling process.The Fe interlayer had better wettability with the two kinds of steel,but the lower strength led to the reduction of shear strength by about14 MPa compared with the original clad steel plate.The C element in the Q235 B low-carbon steel easily diffused into the Fe interlayer,and the clad steel plate attained a poor corrosion resistance because a large decarburization area was formed.The Nb interlayer reacted with the Mo element in the 2205 duplex stainless steel to form an Nb-Mo binary alloy,which generated long-banded ferrite.The decarburization area was also produced because the Nb reacted with the C element in the Q235 B to form hard and brittle NbCx.As a result,the shear strength was significantly reduced by about 282 MPa,and the corrosion resistance of the bonding surface was deteriorated.The Ni interlayer did not react with the alloy elements in both sides,and therefore effectively prevented element diffusion and improved the corrosion resistance of the bonding surface.Due to the low strength of the Ni interlayer and the increased number of bonding surfaces of the clad steel plates,the shear strength was reduced to some extent(about 40 MPa),but it still met the engineering application standards.     

High temperature corrosion behavior of arc-sprayed aluminum coatings on steel

Aluminum coatings were sprayed on the substrate of steel Q235 by arc spraying. The test samples of Q235, Al coatings and Al coatings with seal coat were placed in box type electric resistance furnace at 400, 500,600, 650 ℃ when their oxidation behaviors were studied. And their oxidation kinetics curves were protracted. Microstructure, microhardness, bond strength and distribution of section elements were investigated by optical microscope(OM), Vickers microhardness instrument, electric tensile test machine and EPMA. Al coatings and Al coatings with seal coat can enhance the oxidation-resistance of substrate under 500 ℃. The latter has the best corrosion resistance. The coatings can't protect the substrate against oxidation above 600 ℃. After a long time corrosion there is enriched oxygen element at interface.     

TA1/Q235钢复合板界面结构与结合特性

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Q235钢与TA1进行复合试验的基础上,通过SEM、能谱分析、X射线衍射和电子万能试验机等测试方法对TA1/Q235钢轧制复合板界面元素扩散、相结构以及结合强度、各组元变形规律等进行了分析,研究结果表明,TA1/Q235钢复合材料的应力-应变曲线表现为动态再结晶型,随着总压下率的增大,Q235钢与TA1的变形程度差别减小。在高温复合时,钛与钢中的铁元素发生了互扩散,有一定的扩散层,钛元素相对于铁元素扩散更为活跃,扩散量也比较大。在一定温度和变形量下,结合界面生成了金属间化合物,生成的金属间化合物主要有TiC、FeTi、Fe2Ti。850℃时,主要生成TiC,也有少量Fe2Ti。900℃时,界面生成的化合物主要是Fe2Ti。     

包覆钎料铝-钢螺柱焊接头组织及性能

采用包覆钎料感应加热方法,以AlSi钎料作为焊缝填充金属,对Q235钢螺柱和6061铝合金进行钎焊.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等表征方法,对接头的组织、成分和相组成等进行了分析.结果表明,AlSi钎料与铝母材反应充分,Si元素扩散至铝母材形成针叶状的共晶组织,焊缝近钢侧生成一条狭窄连续的Fe-Al金属间化合物,并沿垂直于铝基体的方向生成出胞状晶,金属间化合物层由Fe2Al5和FeAl3的混合相组织组成.力学性能测试表明,接头的抗剪强度最大为65 MPa,近钢侧金属间化合物的显微硬度值较高,接头断裂在金属间化合物区域,属于延性断裂.     

Al-Fe金属间化合物对复合板界面结合的影响(英文)

对固态铝和固态铁界面金属间化合物的生长及金属间化合物对界面结合的影响进行了研究。结果表明,固态铝和固态铁热处理后的界面主要包括Fe2Al5和FeAl3化合物层,金属间化合物恶化了界面结合强度。在拉剪测试中,断裂主要发生在Fe2Al5或FeAl3化合物层,断裂的位置主要取决于化合物层内部的缺陷,包括微裂纹和空洞。热膨胀系数不匹配产生的应力导致内部微裂纹产生,内部孔洞产生的原因是Kirkendall效应。该研究对铝和铁的焊接与连接,尤其是对铝钢复合板的制备,奠定了一定的基础。     

电热爆炸法原位合成Fe-Al系金属间化合物涂层的研究

利用电热爆炸喷涂装置将纯铝喷涂到Q235钢基体上原位合成FeAl和Fe3Al金属间化合物涂层,通过X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对涂层的物相进行了分析.结果表明,采用电热爆炸法在合适的喷涂距离下可合成具有亚微米晶的Fe3Al金属间化合物涂层,该涂层的硬度达630 HV0.05.涂层与Q235钢基体实现了冶金结合.     

低压循环相变对累积叠轧TA1/Q235钢复合板结合特性影响的研究

根据工业纯钛TA1和Q235钢两种材料相变温度接近的特点,提出了利用低压循环相变预复合-累积叠轧焊制备TA1/Q235钢复合板的新方法。研究结果表明:经过热循环后的试样,在变形过程中,C、Ti原子的扩散并不限于沿垂直于界面的方向,而是可以沿任意方向随机进行的,在Q235钢界面附近没有出现柱状晶,界面附近的铁素体晶粒,从界面附近沿心部成梯度分布;采用累积叠轧焊所制备出的TA1/Q235钢复合板的结合强度得到明显改善,在复合温度为850℃、低压循环相变3次所得到的TA1/Q235钢累积叠轧焊复合板结合强度达到257.3MPa。但是,当热循环相变次数过多时,会增加金属间化合物的厚度,对结合强度产生不利影响。     

5005铝合金与1Cr18Ni9Ti的真空钎焊分析

采用Al-Si-Mg钎料成功实现了5005铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的真空钎焊,借助扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对焊后接头界面组织进行分析,同时对接头抗剪强度进行测试.结果表明,焊后接头界面结构从1Cr18Ni9Ti不锈钢侧到5005铝合金侧的界面组织依次为FeAl,FeAl₃,Fe_mAl_n+αAl.随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,接头抗剪强度均呈现先升高后降低的变化趋势.当钎焊温度为580℃,保温时间为15 min时,接头抗剪强度达到最大值49 MPa.接头断裂形式受钎焊温度的影响,当钎焊温度较低时,接头断裂于铝合金侧氧化膜层及Fe_mAl_n+αAl反应层;温度升高至580℃时,接头断裂于Fe_mAl_n+αAl反应层中,接头抗剪强度最高.     

The preparation and property research of the stainless steel/iron scrap clad plate

As an attempt to recycle iron scraps, a new method is proposed to produce stainless steel clad plate by hot rolling. Iron scraps (Q195) were cold pressed into stainless steel pipe (304), and were subsequently hot rolled to produce composite clad plates at 1250 °C. Experiments showed that the iron scraps could be compressed into solid steel and joined well with the outer stainless steel surface using the proposed method. The shear strength of the bimetallic interface formed is about 273 MPa after seven pass rolling. The clad plates produced show good bending ductility. Element diffusion occurred at the interface during the hot rolling processes. The peak hardness appears in the vicinity of the interface due to the severe plastic deformation under high temperature and pressure during the rolling processes.