泡沫铝合金三明治结构结合界面及剪切性能的研究

提出了一种新的泡沫铝合金三明治结构的制备工艺--直接将铝板/混合粉末/铝板通过一次大压下量复合轧制,然后在炉中直接发泡成最终产品的制备工艺.实验成功的制备出铝面板的泡沫铝合金芯的三明治板.讨论了铝面板泡沫铝夹芯板轧制过程中以及发泡过程中界面的结合情况及界面结合机理.结果表明,轧制过程中界面结合属于机械结合,结合机制为薄膜理论;发泡过程中界面结合属于冶金结合,而铝面板与粉末体结合发泡后,界面处则只发生Al原子的互扩散,没有新相生成.剪切实验结果表明,预制坯的界面剪切强度较低,能够直接在界面处剥离开或者将板剥离开一半后将板拉断;而发泡后的泡沫铝夹芯板的界面结合力很强,剪切时断裂发生在芯材中或者铝面板上.     

微张力对不锈钢/碳钢界面复合质量及原子扩散的影响

随着绿色可持续化工业进程的推进和人类资源开发向海洋的转移,耐腐蚀钢筋市场需求量逐渐提高。本工作采用有限元仿真技术建立不锈钢/碳钢复合钢筋四道次连续轧制模型,深入研究不同轧制工况对复合钢筋覆层壁厚均匀度以及界面“空洞”缺陷的影响;通过加载拉应力工况建立COMPASS力场下的界面模型,探究复合钢筋界面原子扩散行为。宏/微观模拟研究表明：微张力轧制会促使双金属界面形成“空洞”,但能显著抑制轧制过程中“耳子”缺陷的产生;拉应力(微张力)升高有效促进了界面沿(111)晶面滑移,并产生了有序度高且一致的界面结构。复合界面微观组织试验同样表明,在高温高压微张力作用下,界面元素过渡平缓,金属碎粒与孔洞消失;近界面区域主要为铁素体晶粒,且越靠近界面珠光体含量越少,渗碳作用越明显。本研究有助于揭示不锈钢/碳钢高压微张力复合过程中金属流动规律及界面原子迁移机制,为优化复合工艺奠定理论基础。     

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。     

磁屏Cu-Fe-Cu叠层材料的轧制复合

选用电工纯铁与无氧铜两种组元材料, 采用轧制复合工艺制备了Cu-Fe-Cu磁屏叠层材料, 对轧合件进行力学性能分析, 并运用金相显微镜、 扫描电镜、 能谱仪等手段分析复合件界面形貌及复合机制。结果表明: 采用50%热轧压下率可使铜、 铁板有效复合, 轧合件内各叠层厚度尺寸稳定、 叠层间平行度良好, 经简单退火后其叠层间无明显扩散发生, 叠层间抗剪切强度达167 MPa, 此时热轧的主要复合机制为机械啮合。     

喷射轧制钢/Al-Pb复合轴瓦带材的组织与性能

采用喷射轧制工艺制备了钢/Al-8.5Pb-4Si-Cu-0.5Sn复合轴瓦带材,分析了所制备材料的组织及性能.结果表明,用喷射轧制工艺制备的轴瓦合金Al-Si基体中分布有均匀细小的Pb相粒子,经过50%变形量的轧制和在320℃后续退火5h的处理,在复合轴瓦带材的界面处发生了合金元素的扩散,形成了良好的冶金结合层,界面强度高,剪切强度达到72MPa.用喷射轧制工艺制备的轴瓦合金具有良好的耐磨性能.     

核电安注箱用轧制复合钢板结合面微观组织研究

核电用轧制复合钢板SA-533TypeBCl.1+SA-240Type304L具有良好的剪切强度和抗腐蚀性能。采用光学显微镜、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)等手段,研究了核电用轧制复合钢板的结合界面。结果显示,基层与复层之间通过相互元素扩散,形成厚度约为10μm的过渡层,这是轧制复合钢板有较好结合力的主要原因。     

镍-不锈钢复合板轧制过程中界面的结合机制

采用轧制终止取样法对镍-不锈钢热轧复合板轧制过程中的界面成分、界面组织以及界面处的氧化物进行了表征,研究了轧制过程中界面的结合机制并根据热力学原理解释了高温下选择性内氧化的机理.将复合板坯加热至1200℃,保温120 min后进行轧制,分别在轧制3、5、7道次后中断轧制快速水冷,随后进行取样观察.结果 表明,轧制3道次...     

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.     

热双金属室温固相轨制工艺的初步试验

对迄今为止世界各国公认的热双金属和复合材料的最先进的生产方法——室温固相结合法进行了试验。室温固相结合法包括结合面清理、“核结合的形成”、扩散退火(烧结)三部份。双金属组元通过不同热处理制度使组元机械性能相接近,组元通过酸洗槽或碱槽进行脱脂处理,用100目砂轮或1400转/分的钢丝刷制造“新生金属面”。将两组元或多组元的“新生金属面”重叠,在轧制力为200吨的φ200/φ460×570四辊冷轧机上,控制轧制速度为3～8m/min。以压下率为68-72%进行轧制,使"新生金属面"呈一体地破碎,结合面上不同组元之间的金属原子达到原子间距,形成结合核心。以熔点最低的组元的0.5-0.7倍熔点进行烧结。使结合核心长大成面结合。     

表面粗糙度对热轧不锈钢复合板界面质量的影响

为了研究板坯表面粗糙度对不锈钢复合板界面特性的影响,基于MSC.Marc软件建立了复合板界面非共节点热轧三维热力耦合模型,分析了双金属间摩擦因数对轧制变形区界面黏接特点的影响规律,同时进行了不同表面粗糙度板坯的热轧试验及性能评估试验.研究结果表明,随着双金属间摩擦因数的增大,轧制变形区内的黏接现象越早发生;较大的板坯表面粗糙度抑制了界面碳元素的扩散,同时也容易导致界面产生夹杂物和孔洞等缺陷.拉剪试验表明,粗糙度Ra=7.6μm的复合板的剪切强度最高,达到384.81 MPa,Ra=1.6μm的复合板的剪切强度为365.85 MPa,两种拉剪试样均为韧性断口.Ra=15.6μm的复合板由于界面存在孔洞缺陷,发生了脆性断裂,拉剪强度最低,为321.74 MPa.     

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。     

离子束增强沉积界面共混工艺对Cr-N镀层结合强度的影响

采用连续压入法以及球滚接触疲劳法评定不同界面共混工艺所制Ｃｒ－Ｎ镀层膜基结合 强度,并对两种方法试验结果进行分析对比．试验结果表明,在其它参数相同条件下,随着氮离 子轰击能量从１０、２０ｋｅＶ提高到４０ｋｅＶ,动反冲共混界面结合强度则有明显降低的趋势,Ｐ_ｃ 值测量值分别为６５０、７００、３３０Ｎ．当轰击能量为２０、１０ｋｅＶ时,Ｃｒ－Ｎ镀层在△Ｔ_ｒｚ＝４４２ＭＰａ 时,循环疲劳周次达到５．０×１０^６时,镀层未剥落,表现出很高的动态结合强度,而４０ｋｅＶ动反 冲共混界面在△Ｔ_ｒｚ＝４４２ＭＰａ时,循环疲劳周次仅为９．０×１０^５．较低能量（１０、２０ｋｅＶ）氮离子 动态共混界面具有更理想的膜层一基体结合强度．两种方法测试结果具有一致性．当膜层－基 体结合力较高时;压入法评定膜层－基体结合强度更简便、适用．     

Progress in cold roll bonding of metals

Abstract

Layered composite materials have become an increasingly interesting topic in industrial development. Cold roll bonding (CRB), as a solid phase method of bonding same or different metals by rolling at room temperature, has been widely used in manufacturing large layered composite sheets and foils. In this paper, we provide a brief overview of a technology using layered composite materials produced by CRB and discuss the suitability of this technology in the fabrication of layered composite materials. The effects of process parameters on bonding, mainly including process and surface preparation conditions, have been analyzed. Bonding between two sheets can be realized when deformation reduction reaches a threshold value. However, it is essential to remove surface contamination layers to produce a satisfactory bond in CRB. It has been suggested that the degreasing and then scratch brushing of surfaces create a strong bonding between the layers. Bonding mechanisms, in which the film theory is expressed as the major mechanism in CRB, as well as bonding theoretical models, have also been reviewed. It has also been showed that it is easy for bcc structure metals to bond compared with fcc and hcp structure metals. In addition, hardness on bonding same metals plays an important part in CRB. Applications of composites produced by CRB in industrial fields are briefly reviewed and possible developments of CRB in the future are also described.     

Cold roll bonding bond strengths: review

Abstract

Cold roll bonding (CRB), a well established and widely used manufacturing process, is a solid state bonding process to join similar and dissimilar metals. The present work offers a review of the CRB process and effective parameters on bond strength of cold roll bonded materials. The effects of different amounts of reduction in thickness, annealing treatment, initial thickness, rolling speed, rolling direction, friction coefficient and presence of particles between strips on bond strength were evaluated. It was found that higher reduction in thickness and friction coefficient, lower initial thickness, rolling speed and amount of particles were the important factors involved in improving bond strength. In addition, annealing treatment before and/or after the CRB process increased bond strength, while the effect of prerolling annealing was more pronounced. Finally, it has been indicated that bond strength of cold roll bonded fcc materials is stronger than that of the bcc and hcp materials.     

AZ31镁合金在累积叠轧焊过程中的界面焊合研究

采用扫描电境观察了AZ31镁合金在累积叠轧焊(ARB)过程中的界面焊合现象。结果表明:轧前预热温度为300℃和道次压下量为50%的累积叠轧焊工艺可以使AZ31板材获得良好的界面焊合,后续的累积叠轧焊变形可以有效改善界面焊合质量。ARB板材的拉伸断口呈现典型的延性断裂形貌,界面未形成良好焊合的部分呈现裂口焊合形貌。累积叠轧焊变形中的界面焊合过程包括:表面硬化脆性层减薄、断裂,氧化膜破碎,暴露出来的新鲜金属在轧制压力的作用下沿裂纹流动、相互接触,形成冶金结合。后续退火可以改善界面焊合质量。     

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。     

Characterisation of steel/nickel bronze clad strips prepared by continuous solid/liquid bonding method

A continuous solid/liquid bonding method was successfully developed to fabricate Cu–10wt-%Ni–1wt-%Fe (nickel bronze) clad steel with a good metallurgical bonding in the present study. The results indicated that the diffusion distance of interface is about 1.90–2.18?µm. The average tensile shear strength of centre composite strip at as-cast state is 228?±?5?MPa, while that of edge is 202?±?6?MPa, and the interface strength is higher than that of bronze since the fracture always occurs on the nickel bronze side. After the rolling process, the tensile shear strength increases with the increasing rolling reduction. The reason can be ascribed to the strengthening of the nickel bronze whose strength is still lower than the interface.     

金属板材轧制-扩散复合机理研究进展

金属板材轧制-扩散复合集合了轧制和扩散连接的特点,对有塑性变形条件下中间层瞬间液相扩散连接过程进行研究,是研究轧制-扩散复合界面结合机理的关键.本文介绍了国内外对瞬间液相扩散连接机理实验、数学模型和数值模拟研究的进展和现状,讨论了存在的一些问题,并提出了解决方法.     

1Cr18Ni9Ti-20G爆炸焊接+轧制工艺研究

为了研究在不同爆炸焊接工艺条件下获得的复合板的轧制效果,本文对大波、小波、微波状3种界面的1Cr18Ni9Ti／20G复合板进行轧制实验研究．实验表明：只有用下限获得的微小波状界面的爆炸焊接复合板,才能实现成功轧制,而大波状复合板界面存在一定的缝隙、空洞等微观缺陷,在轧制时由于分层会使轧制失效．爆炸焊接 轧制工艺获得的复合板结合界面的组织、强度和性能的测试结果表明：轧制复合板结合界面的剪切和分离强度虽比爆炸态略低,但延伸率、冲击韧性都大大增强,轧制复合板的耐蚀性能也未降低．