移动感应加热异温轧制钛/铝复合板的协调变形和力学性能

提出了一种移动感应加热异温轧制制备钛/铝复合板的方法,应用电磁感应单独加热移动的钛板,与室温铝板轧制复合,实现钛和铝的协调变形,提高了复合板的结合强度。采用ANSYS有限元软件模拟移动感应加热过程中钛板的温度变化过程,确保在轧辊入口位置时,钛板沿宽度方向温度分布均匀。基于有限元模拟结果确定钛板移动速度和感应加热参数,并进行了移动感应加热和轧制复合实验,研究了不同压下率对于钛/铝复合板协调变形和结合强度的影响。结果表明：随着压下率的增加,钛/铝变形率差值先减小后增大,当轧制压下率为39.4%时,钛/铝轧制变形率基本一致,轧后复合板平直,界面剪切强度最高,达到124.6 MPa,剪切断裂发生在铝基体上。     

镁/铝爆炸复合板轧制过程的热力耦合数值模拟

镁/铝叠层复合板作为一种新型的叠层复合材料,利用爆炸+轧制的工艺方法生产镁/铝叠层复合板能够充分发挥镁合金和铝合金的性能优势。应用ABAQUS有限元分析软件对镁/铝爆炸复合板在不同热轧工艺下的热轧过程进行模拟,分析了轧制过程中温度、压下率对复合板宽展、等效应变及翘曲程度的影响。模拟结果表明:复合板宽展随温度的升高而略微降低,随轧制压下率的增大而增大;轧制过程中金属主要沿轧制方向进行流动,最大宽展率为3.5%;从复合板头部到尾部,节点的等效应力先升高、再维持水平、最后下降,界面最大等效应变随压下率的增加由0.164增大至0.523;轧制过程中,界面处金属温度高于两侧金属温度,轧制结束后温度由350℃降至237℃;轧制温度为350℃、轧制压下率为30%时,轧制效果最好。     

感应加热异温轧制制备钢/铝复合板

采取感应加热的方法异温轧制制备钢/铝复合板,整个过程处于一种Ar气保护氛围,研究了钢/铝复合板的结合性能和微观组织,并与冷轧工艺进行对比,分析了异温轧制工艺对结合性能的影响。结果表明:异温轧制的复合板由于钢层加热温度高于钢的动态再结晶温度,轧后碳钢组织出现等轴晶粒,发生了动态回复和再结晶,并且在钢侧近界面处产生一层平均晶粒尺寸约为5μm的等轴细晶区,相比于冷轧复合板,大大降低了复合板的加工硬化现象。异温轧制的钢/铝复合板微观界面贴合紧密,无孔洞和间隙,跨界面的Al和Fe元素扩散宽度达到2.4μm,复合板达到了良好的冶金结合状态,并且近界面的细晶区改善了板材性能,使得异温轧制复合板的剪切强度远高于冷轧板,在45%压下率下达到了85 MPa,是同等压下率冷轧复合板剪切强度(12 MPa)的7倍,冷轧板断裂发生在钢/铝结合面处,为脆性断裂,而异温轧制的复合板断裂发生在铝合金基体,剪切断面存在大量韧窝,呈现塑性断裂特征。     

衬板轧制铝/镁/铝复合板的波纹界面结构及形成机理（英文）

提出一种采用衬板轧制进行AA1060铝/AZ31B镁/AA1060铝复合板的制备方法。结果表明：传统轧制铝/镁/铝复合板截面轮廓较为平直，而衬板轧制由于衬板可将剪切力部分转化为压应力，从而改变复合板板受力状态，在铝/镁界面连接处形成差速流动，故而界面轮廓呈现波浪状特征，层间实现互锁连接。界面连接强度为64 MPa，是传统轧制复合板的4倍。力学性能测试表明：衬板轧制复合板的抗拉强度可达210 MPa，比传统轧制法提高12.3%。综上可知，衬板轧制法为高性能铝/镁/铝异质复合板成形制造提供一种新思路。     

异温轧制制备钛/铝复合板的变形协调性与复合性能

采取只加热钛层的方法实现协调变形轧制制备钛/铝复合板,通过剪切实验、金相显微镜、扫描电子显微镜,研究压下率、钛层加热温度对钛/铝复合板的厚比分配、剪切强度和界面的影响。结果表明:随着钛层温度的升高和总轧制压下率的增大,钛铝复合板的钛层和铝层变形率差值逐渐减小;当温度为800℃,轧制压下率为50%时,铝层和钛层的变形率分别达到了51.4%和48.6%,钛铝复合板变形趋于协调。钛与铝的结合界面剪切强度达到107.5 MPa,基本接近铝基体的剪切强度。加热过程中钛板表面会产生氧化层,但是在较大轧制压下率下,钛的氧化层会撕裂,金属铝挤入裂缝与新鲜钛金属接触,在强大压力和高温作用下,钛、铝元素相互扩散从而达到牢固的冶金结合。     

轧制速率及再结晶对5052/AZ31/5052复合板微观组织的影响

在不同速率与压下量下热轧制备5052/AZ31/5052镁铝复合板。并选取在各速率下的最大压下量的复合板进行200℃×1 h退火,以消除残余应力。分析了不同轧制参数下镁铝复合板的结合状况,观察了组元板及层界面处的微观组织,阐明了织构与微观组织之间的关系。结果表明:随轧制速率与压下量的提高,复合板的结合程度提高,晶粒尺寸细化,塑性下降。镁层(c+a)锥面滑移系被大量激活,织构强度降低,再结晶程度增加。退火后,镁铝层界面处没有出现中间层化合物的。     

高温累积叠轧制备高性能多层铜/铝复合带材（英文）

通过高温累积叠轧方法制备多层铜/铝复合带材。为获得高的界面结合强度,在叠轧前分别加热铜、铝带材至350、400、450和500℃。采用拉伸试验评估其力学性能,通过光学显微镜和配备有能量色散光谱仪的扫描电子显微镜检测材料的显微组织。研究发现:随着轧制温度的升高,层状复合带材的极限拉应力、材料晶粒尺寸和扩散层厚度均增大。当轧制温度为400℃时,复合带材具有最高的延展性,但屈服应力最低。随着轧制温度进一步升高,屈服应力和极限拉应力均增加,但延性略有下降。低温累积叠轧和高温累积叠轧制备的层状复合材料的力学性能分别由晶粒尺寸和扩散层厚度决定。     

退火温度对Mg-Li/Al复合板界面组织与结合强度的影响

通过温轧制备5083Al/Mg-9.5Li-2Al/5083Al复合板,经200℃～400℃退火1h处理,利用扫描电子显微镜(SEM)和EDS对所制备的复合板进行显微组织结构观察,采用粘连法测试退火复合板的结合强度。结果表明,200℃温轧可以制备出界面结合良好的5083Al/Mg-9.5Li-2Al/5083Al复合板;复合板在350℃以上退火可形成连续的扩散层,扩散层由靠近镁锂合金一侧的Mg17Al12相和靠近铝合金一侧的Al3Mg2相组成,Li原子固溶于Al3Mg2相中;结合强度测试结果表明,当退火温度为350℃时,界面结合强度最高,达到了20MPa。     

铜/铝/铜复合板异步轧制变形行为有限元分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了铜/铝/铜复合板异步轧制成形弹塑性有限元模型,将有限元模型仿真结果同实际轧制实验结果进行对比,证明有限元模型的准确性。通过对异步轧制变形区进行分析和研究发现,在相同条件下,与同步轧制相比,异步轧制可以有效地减小轧制正应力,并增大后滑区摩擦应力;异步轧制搓轧区可以促进复合板结合界面的金属流动,在其他轧制条件相同的情况下,压下率越大,搓轧区越小,异步速比越大,搓轧区越大;靠近快速辊一侧结合界面铜板的等效应变要大于靠近慢速辊一侧结合界面铜板的等效应变,中间铝板的等效应变大于两侧铜板。随着异步速比的增大,复合板结合界面上两种金属的等效应变的差距逐渐缩小,变形将会更加协调,有利于增强复合板的结合强度。整体研究对铜铝复合板制备工艺的优化提供了理论依据。     

带夹层材料的爆炸-轧制钛钢复合板工艺研究

为扩大钛-钢复合板的尺寸,采用一种新颖的组料方式,这种方法包括两个主要步骤,首先用爆炸焊接的方式将DT4夹层与钛板结合,然后按照对称方式组坯。研究轧制温度、退火温度对复合板剪切强度的影响。利用扫描电镜、光学显微镜和显微硬度试验机对复合板的微观组织和界面附近硬度进行分析。结果表明:复合板的结合强度取决于轧制温度和轧后退火温度,当轧制温度超过钛的α→β相变温度,并且退火温度超过750℃时,Ti/DT4界面脆性化合物明显增多,剪切强度显著降低;当退火温度超过900℃,Fe在钛中扩散速度快,显微硬度的峰值在钛侧出现;在550～650℃退火,复合板的结合强度略有升高。     

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。     

Ti-Zr-Mo合金累积复合轧制工艺

通过试验确定了复合轧制温度等工艺参数,计算了Ti-Zr-Mo(TZM)板累积轧制复合过程变形抗力及轧制力,并对累积复合轧制过程各道次TZM复合板进行了性能测试和组织分析.结果表明:经过三次累积复合的材料抗拉强度和界面结合状态最佳,随累积变形量的增加,复合板晶粒显著细化,晶粒断面直径200 ～500 nm,晶粒在轧制过程中被拉长、展宽,轧制横断面上组织分布均匀化.轧制复合工艺可使TZM板材抗拉强度提高50％,2 mmTZM复合板最高抗拉强度可达968 MPa,伸长率2.0％.     

蛇形轧制复合成形镁/铝板材的弯曲曲率研究

针对镁/铝板材轧制复合在轧后容易出现弯曲问题，提出了蛇形轧制复合工艺，以达到降低轧后弯曲曲率并提高界面结合强度的目的。利用ANSYS LS-DYNA有限元软件，研究了蛇形轧制复合过程中不同错位量、异速比、压下量、层厚比及轧制温度对轧后复合板的弯曲曲率的影响规律，并开展轧制复合实验，验证了有限元计算结果的准确性。结果表明，与异步轧制相比，蛇形轧制可有效降低轧后复合板弯曲曲率。相同轧制条件下，异步轧制轧后弯曲曲率随着异速比的增大而增大，随着压下量及层厚比的增大而减小。蛇形轧制错位量可对轧后弯曲抑制产生明显的效果，在一定范围内，复合板的弯曲曲率随错位量的增大而减小。当初始板厚为50 mm、层厚比为2:3、压下量为30 mm、轧制温度为400℃、异速比为1.05和错位量为30 mm时，轧后复合板接近平直。     

轧制工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

利用金相显微镜、拉伸试验机、硬度测试仪,研究了不同热轧变形量(40%、60%、80%、90%)和变形温度(440、450、460、470℃)对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响。结果表明:在轧制温度440℃时,随着轧制变形量的增大,合金的再结晶程度逐渐提高,晶粒沿轧制方向明显被拉长。当变形量为80%时,随着轧制温度的升高,再结晶程度逐渐下降,强度呈先降后升的趋势,而伸长率呈先升高后下降趋势。该合金最佳的轧制工艺为轧制温度440℃,变形量80%。此工艺下的抗拉强度为418 MPa,屈服强度为238 MPa,伸长率为19%。     

2014铝合金轧制工艺研究

通过显微组织观察、拉伸性能测试研究了轧制温度、轧制变形量对2014铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当变形量60%且轧制温度400～460℃时,随着轧制温度的升高,组织中再结晶晶粒逐渐减少,420℃轧制试样组织均匀,晶粒尺寸最小。随着轧制温度的升高,试样强度和伸长率先升高再降低,420℃轧制试样的强度和伸长率达到最大值。当轧制温度420℃且变形量20%～80%时,随着变形量的增加,试样铸态枝晶状组织逐渐减少,抗拉强度和伸长率先增大后减小,屈服强度变化不明显。当变形量60%时,试样力学性能最优。     

轧制温度对大应变轧制AZ31合金板材显微组织和力学性能的影响

采用大应变轧制技术制备AZ31合金板材,研究了轧制温度对板材显微组织、宏观织构和力学性能旳影响。结果表明,轧制温度为200℃时,板材发生开裂,轧制温度升高至250~400℃时,大应变轧制可以成功进行;在250~400℃的轧制温度范围内,板材再结晶晶粒尺寸和基面织构强度随轧制温度的升高而增大,其力学性能则随轧制温度的升高而下降;轧制温度为250℃时,板材具有良好的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为325.7 MPa、213.2 MPa和29.8%。     

热压退火处理对AZ31/L2热轧复合板结合强度的影响

采用热轧工艺一道次制备出AZ31镁合金/L2纯铝复合板材,并研究了退火工艺对复合板结合强度的影响。结果表明,在50 %压下率和425 ℃轧制条件下,AZ31和L2板材经单道次热轧变形后完全复合,复合板外观完整、无宏观裂纹,结合面剪切强度为29 MPa。退火温度≥300 ℃时,AZ31/L2复合板界面处生成硬脆的中间相,导致结合强度严重下降。经250 ℃×15 MPa的热压退火处理后,复合板结合强度达到37 MPa,剥离面内密布大量条带状撕裂棱,热压退火工艺可以提高复合板的结合强度。     

钛铝异温轧制温度控制及复合性能研究

为实现钛铝异温轧制钛板电磁感应加热时温度分布更均匀,设计不同的感应加热线圈组对钛板进行加热,使用有限元模拟了电磁感应加热中感应线圈的结构参数对温度场的影响,通过调节感应加热参数将钛板宽度方向温差控制在50℃以内,形成较均匀的钛板温度。对钛板进行感应加热和测温实验,在较短时间的加热时长下形成了平均温度635℃,温差45℃以内的钛板温度,验证了仿真结果的正确性。对均匀性较好的高温钛板与室温铝合金板进行异温轧制,制备出界面剪切强度为63.3MPa的钛/铝复合板,并对制备出的钛/铝复合板结合性能的分布受温度均匀性的影响做了分析。     

轧制温度和后处理方式对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响

在不同的轧制温度下,对AZ31镁合金板进行轧制,然后取出轧板立即进行水冷、空冷和退火3种不同的后处理。探究轧制温度和后处理对镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,轧制温度为250、300℃时,水冷和空冷处理后板材存在着大量的孪晶,350℃时由于轧制温度较高,孪晶的数量很少;水冷处理后的平均晶粒尺寸要小于空冷,空冷处理之后的孪晶数量略少于水冷,当轧制温度为350℃时,退火处理后,晶粒尺寸减小,晶粒趋于等轴状,晶格畸变程度低。在相同的轧制温度下,水冷处理的镁合金板材的屈服强度、抗拉强度和硬度较高;退火处理后可以显著提高板材的伸长率,但屈服强度、抗拉强度略有下降。轧制温度升高时,3种后处理方式之间屈服强度和抗拉强度的最大差值会减小。     

轧制工艺对汽车用镁合金板材组织和性能的影响

对AZ31镁合金铸轧板材进行了不同初轧温度的多道次不同路径轧制试验。通过显微组织观察、室温拉伸试验研究了不同初轧温度和轧制路径对AZ31镁合金板材的组织和性能的影响。结果表明:在300~450℃,随着初轧温度的升高,AZ31镁合金板材试样平均晶粒尺寸逐渐增大,初轧温度达到450℃时,晶粒发生明显长大。相同初轧温度下,轧制方向交替变化轧制的AZ31镁合金板材试样比单向轧制试样晶粒更为细小。随着初轧温度的升高,试样的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,伸长率先降低后升高。采用轧制方向交替变化轧制的AZ31镁合金板材具有更优的力学性能。