退火温度对铜铝铸轧复合板界面组织和力学性能的影响

采用铸轧成型工艺制备了铜铝复合板,并在250,300,350,400℃进行退火处理(时间均为3h),研究了退火温度对复合板结合界面组织、物相和力学性能的影响。结果表明:退火能促进复合板界面处金属间化合物的生成,且在铝板侧富集CuAl2相,铜板侧富集Cu9Al4,90°剥离和拉伸过程中的开裂都沿着金属间化合物进行,一定厚度的扩散层有利于复合板的界面结合;铜铝复合板的最佳退火工艺为300℃×3h,在该工艺下,扩散层可达2~3μm,抗拉强度和伸长率分别为109.7MPa和31.8%。     

界面涂层对厚规格热轧钢/铝复合板界面结构与力学性能的影响

针对厚规格钢/铝复合板坯料厚度大、组元差异显著、难以直接轧制复合等特点,采用等离子涂覆技术与热轧复合工艺相结合成功制备了厚规格钢/铝复合板,通过结合界面剪切强度测试和SEM、EDS等检测方法,分别探究了轧制道次、温度与压下率对界面结构与力学性能的影响规律。结果表明,与直接轧制复合相比,经表面喷涂处理后的界面结合强度明显提高,且拉剪断裂面均位于钢与涂层界面。在单道次轧制条件下,随着轧制压下率增加,钢/涂层的微观界面得到改善,界面结合强度逐渐提高。在400～500℃范围内,钢/铝界面扩散层厚度随轧制温度提高呈增加趋势、界面结合强度先增大后减小。由于变形的不协调性,增加轧制道次会破坏前一道次界面复合结果,导致结合强度剧烈下降。当轧制温度为450℃、单道次压下率为40%时,钢/铝复合板界面剪切强度达66 MPa,符合相关标准要求。研究成果为厚规格钢/铝复合板生产制备提供了一种新途径。     

冷轧压下率和退火工艺对St37-2G结构用冷轧钢板组织和力学性能的影响

研究了冷轧压下率和退火工艺对St37-2G结构用冷轧钢板显微组织和力学性能的影响,并优化了生产工艺。结果表明:试验钢板经不同压下率冷轧并经670℃×5h退火后的显微组织均由铁素体、少量渗碳体和微量珠光体组成,仍保留着渗碳体沿轧向呈纤维状分布的特征;随着冷轧压下率的增大,试验钢板的硬度先增大后减小,在冷轧压下率60%时达到最大值;随退火升温速率的增大,试验钢板的屈服强度、抗拉强度以及塑性应变比明显下降,伸长率和加工硬化指数变化不大;最优的冷轧和退火工艺为冷轧压下率40%～50%,退火温度670℃,升温速率20℃·h-1。     

高频脉冲电流辅助镁/铝合金一步轧焊复合板制备及界面接合机理

针对传统热轧制备镁/铝合金复合板大下压率复合时异种金属协调变形差、界面氧化膜去除困难和金属间化合物层(Intermetalliccompounds,IMCs)生成不易控制的问题,提出采用高频脉冲电流辅助一步轧焊成形制备镁/铝合金复合板的新方法。探讨30 kHz、400 A、50%占空比的脉冲电流通电120 s作用,不同压下率复合板界面的结构形貌及结合强度。结果表明：压下率为16.8%时,复合板剪切强度最高,达到27.87MPa;不同压下率复合板横截面界面处均出现不同程度的熔融液相金属液珠挤出的现象,当压下率较小时(压下率为16.8%和22.3%)界面IMCs较厚,约为7.8μm,且界面呈现明显的“齿状”结构形貌;随着压下率的增大,IMCs逐渐减薄且界面形貌趋于平直。综合分析发现,高频脉冲电流辅助作用可实现镁/铝合金复合板的小压下率复合;其界面结合机理可归纳如下：镁/铝合金连接界面局部高温导致的界面微区部分母材金属熔化的熔钎焊接和原子扩散连接的冶金结合机理。分析其原因主要是连接界面微区局部高温并超过Mg-Al相图共晶温度形成的共晶液相,而界面局部高温一方面是异种金属连接界面待复合微区的局...     

电流辅助累积叠轧镁/铝层状复合板的微观形貌 及力学性能

采用电流密度约1×10~8 A·m~(-2)的电流辅助累积叠轧工艺制备镁/铝层状复合板,研究了不同道次(1～3道次)轧制后的微观形貌和力学性能,揭示了电流辅助工艺对复合板界面结合性能和界面金属间化合物形成的影响。结果表明:电流辅助累积叠轧后,镁/铝界面结合良好,随着叠轧道次的增加,镁层出现越来越严重的颈缩现象;电流的引入抑制了界面金属间化合物的形成,镁/铝界面处元素呈现互扩散特征,形成了厚约3μm的原子扩散层,且其厚度并未随叠轧道次的增加而明显增大;随着叠轧道次的增加,复合板的抗拉强度和硬度均先增后降,伸长率则持续下降;镁层在电流辅助累积叠轧过程中发生的颈缩断裂以及电流对镁层和铝层的加速再结晶作用,导致3道次叠轧后复合板力学性能的降低。     

钛／铝爆炸复合板结合区域的微观组织及力学性能的研究

采用爆炸焊接方法对TA2与2 A12金属组合进行爆炸复合,并对获得的钛/铝爆炸复合板进行微观组织结构分析及力学性能测试。金相组织观察显示,复合板的结合界面以波状方式结合,在结合界面处产生了强烈的塑性变形。对复合板结合界面区进行XRD测试分析,未发现有金属间化合物析出,保证了结合界面具有较高的结合强度。力学性能测试结果表明,随着与结合界面之间的距离增大,其显微硬度逐渐降低,整体上复合板的力学性能良好,其拉伸强度和剪切强度等能够满足工业生产对其力学性能的要求。     

冷轧压下率对退火含铌钛IF钢性能及织构的影响

对工业生产含铌钛IF钢热轧板进行了不同压下率(60%～90%)的冷轧试验,然后在预抽真空保护气氛退火炉中进行720℃×5h的退火处理,研究了冷轧压下率对其力学性能和织构的影响。结果表明:冷轧压下率在70%～90%时,试验钢具有良好的综合力学性能,冷轧压下率对力学性能的影响不大;随着冷轧压下率的增大,组织不断细化,{001}〈110〉和{112}〈110〉冷轧织构不断增强,再结晶后被{111}织构吞并,使{111}再结晶织构不断增强,而{114}〈110〉及{223}〈110〉冷轧织构稳定性高,再结晶退火后被遗传下来。     

泡沫铝板降低噪声的研究

对泡沫铝复合板的隔声性能作了某些理论研究,推导了其隔声量的数学模型,并对相应的结构参数进行优化,得出了隔声量在最优值时的泡沫铝板密度以及各板层的结构尺寸,为泡沫铝复合板在降低噪声的应用研究方面提供了结构尺寸的设计依据。此外泡沫铝材料本身具有的散热性以及较高的抗振性、复合板界面间的接触性也会使结构阻尼增大,因而会进一步提高泡沫铝复合板的抗振能力与隔声性能。     

锥形端面对铝/钢连续驱动摩擦焊接头界面温度及摩擦扭矩影响的研究

铝/钢复合结构在汽车制造、能源、航空航天领域广泛应用,在连续驱动摩擦焊接(Continuousdrivefriction welding,CDFW)过程中,由于母材流动特性与径向摩擦扭矩分布不同,界面上的氧化物和杂质难以排出、界面产热功率与界面金属间化合物(Intermetallic compounds,IMCs)不均匀分布等问题,将对接头性能产生不利影响。以1060纯铝和Q235低碳钢棒为研究对象,在钢棒待焊端面设计5°、10°、15°、20°、25°的锥度角θ开展焊接试验研究,分析不同锥度下界面温度、摩擦扭矩、能量输入及接头强度的变化规律。结果表明,随着锥度角的增大,初始峰值扭矩减小,稳态扭矩、后峰值扭矩、焊接全过程能量输入先增大后减小,初始摩擦阶段能量输入增大;10°～15°的接头径向方向的温度与强度变化趋于平缓。锥形结构使界面处热流的高温区域发生移动,20°之后峰值温度出现在1/3R附近区域,最高强度出现在1/2R附近区域。在CDFW过程,合适的锥度角可在焊接产热足够的情况下改善界面温度与力学性能的不均匀性,从而得到性能良好的接头,为异种金属的端面结构设计提供一定的理论指导。     

钛-钢爆炸复合板的微观组织结构及力学性能

采用合适的工艺参数将TA2和Q345进行爆炸复合,并对获得的爆炸复合板进行微观组织结构分析和抗拉强度、剪切强度、显微硬度等力学性能测试。结果表明,复合板的力学性能良好,能够满足实际工程需要;复合板金相组织分析显示,结合界面呈波状结合,爆炸焊接时,在结合界面处发生强烈塑性变形,距界面处越远塑性变形越小,显微硬度越低;对复合板靠近钛侧界面进行X射线衍射(XRD)分析,未发现有脆硬的金属间化合物相生成,保证了复合板界面具有较高的结合强度。     

几种铜键合引线的力学性能研究

根据ASTME8M-04标准,进行不同温度下五种铜键合引线的力学性能测试,研究相关的材料性能曲线。结果表明,五种铜键合引线的力学性能具有明显的温度相关性,其抗拉强度均随温度升高线性下降,260℃时的抗拉强度相比25℃时下降了近一半。抗拉强度随温度变化关系可以采用统一的函数关系式进行拟合;随着直径的增加,抗拉强度有所增加,但不明显。铜键合引线的伸长率随着温度升高首先出现下降趋势,并在150℃时伸长率取得最小值后逐渐上升;同种温度下的伸长率均随直径增加而增大。     

冷轧润滑过程中的轧制界面热效应研究

通常对冷轧过程的润滑进行分析时,不考虑热效应。但实际生产和实践中发现,当速度较大或者轧制变形量比较大时界面热效应不可忽略。采用综合考虑冷轧润滑过程中轧件表面热量的产生和传导关系,推导出轧件以及润滑膜的温升计算模型,并通过二辊轧制纯铝板的实验来进行验证和说明。结果表明:冷轧润滑过程中,轧件的温升随着轧制速度和压下率的增大而增大,压下率对轧件温升的影响大于轧制速度的影响;对轧件温升起主要作用的是塑性变形热,在轧制变形区内轧件的温度随着变形的增大而增大,并且在最大变形处附近轧件的温度达到最大;润滑膜的温升主要受到轧件表面温升的影响,润滑膜温度随着轧制压下率的增大而升高,当轧制压下率和轧制速度较小时,润滑膜的温度变化不是很明显。     

不同固化压力下制备碳纤维增强铝层板的拉伸性能

以市售碳纤维增强环氧树脂预浸料和铝板为原料,以E-51环氧树脂为胶黏剂,分别在0.1,0.3,0.6MPa压力下于180℃固化2h制备了碳纤维增强铝层板(CRALL),研究了固化压力和铝板表面处理状态对其拉伸性能的影响。结果表明:随着固化压力的降低,CRALL的抗拉强度下降,失效方式由直接断裂转变为分层脱粘失效。在固化压力为0.6MPa、铝板经表面处理条件下制备的CRALL中,碳纤维增强层之间没有出现明显的分层现象,铝板与碳纤维增强层的界面结合良好;其抗拉强度为1 010MPa,弹性模量为77GPa,均接近理论值;拉伸时试样直接断裂,仅有较少的分层脱粘现象;而用未表面处理铝板制备的CRALL的抗拉强度比用表面处理铝板的下降了39%。     

电站空冷系统用预覆钎料铝钢复合带材的开发

将钎料层材料4343铝合金和包覆层材料4A60铝合金进行热轧复合,然后与08Al钢在张力条件下通过420 mm轧机进行50%的单道次冷轧复合,随后在罩式退火炉中进行520℃×24h的退火处理,得到电站空冷系统用预覆钎料铝钢复合带材,并对其组织与性能进行了研究。结果表明:预覆钎料铝钢复合带材中08Al钢的组织为再结晶铁素体;复合带材的屈服强度大于250 MPa,抗拉强度为305MPa左右,伸长率大于30%;在608℃保温20min钎焊后铝钢界面未发现金属间化合物,拉剪时断裂发生在4A60铝合金层上,铝钢界面未发生分层。     

轧制压下率对碳钢/不锈钢复合板界面结合性能的影响

采用非真空轧制非对称组坯方式在不同总压下率(28％～70％)下制备Q235碳钢/304不锈钢复合板,研究了复合板界面处的组织、夹杂物形貌、硬度和剪切强度,探讨了界面夹杂物与脱碳层对界面结合强度的竞争性影响.结果表明:随着轧制总压下率的增加,复合板界面夹杂物由集中分布的块状变为均匀分布的颗粒状;当轧制总压下率由28％增大到47％时,影响复合板界面结合强度的主要因素是界面夹杂物,增加轧制压下率有利于提高界面结合强度;当轧制总压下率由47％增大到70％时,不锈钢侧晶粒尺寸急剧减小,碳钢侧脱碳层厚度增加,界面结合强度降低,脱碳层成为影响结合强度的主导因素.可以通过合理控制轧制压下率来平衡界面夹杂物和脱碳层对结合强度的竞争性影响.     

铝/铜合金复合材料的多坯料挤压成形

探讨了采用多坯料挤压法制备铝／黄铜复合棒材的可能性, 研究了挤压成形特点、界面结合情况, 分析了沿界面附近合金元素的扩散行为。结果表明, 挤压力变化规律与材料填充焊合腔、挤压复合成形特征相吻合; 复合材界面附近合金元素的扩散明显, 并形成具有不同衬度特征的扩散层; 挤压温度升高, 扩散层厚度增大; 棒材沿纵向和横向复合均匀, 界面为冶金结合, 焊合质量良好。挤压温度过高或过低导致界面结合强度降低。     

铝/黄铜异种金属搅拌摩擦焊搭接接头显微组织与力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对5052铝合金及H62黄铜异种金属进行搭接,搅拌头转速固定为1 000 r/min,焊速为100～300mm/min,对接头微观组织和力学性能进行研究。结果表明:搭接接头铝侧分为焊核区、热机影响区和热影响区。接头铝侧与搅拌头直接作用的区域,晶粒发生一定的细化。搭接界面处两板间分界明显,界面处有黄铜和铝的机械混合,且有金属间化合物产生。接头显微硬度分布表明铝侧焊核区显微硬度最高,硬度最低点在热影响区。界面处的硬度明显大于铝及黄铜母材。随着焊速的增大,接头拉剪载荷先增大后减小。接头拉伸时断于界面区,断口为解理断裂。     

Mg/Al合金爆炸焊连接及其界面接合机制

采用爆炸焊接技术制备以AZ31B镁合金为基板,以6061铝合金为覆板的AZ31B/6061合金的层状复合板。对复合板界面的宏观形貌、微观组织、界面元素扩散行为及界面接合性能进行测试、分析。结果表明:AZ31B/6061合金爆炸复合板接合界面呈波状接合;靠近接合界面处的塑性变形程度最大,以孪晶和再结晶形式为主;在AZ31B一侧靠近界面处出现与界面呈45°的绝热剪切带组织,带内为动态再结晶形成的细晶粒组织;接合界面两侧的显微硬度分布为:随着距离接合界面的增大,AZ31B和6061侧的显微硬度值递减趋势;复合板的拉-剪试验结果表明,界面接合强度达193.3 MPa;复合板界面接合机制为压力焊、扩散焊及局部熔化焊综合作用的结果。     

铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究现状及展望

搅拌摩擦焊作为一种新型的固相连接技术,具有优质、高效、节能、环境友好等优点,广泛应用于航空航天、船舶、轨道交通、汽车等工业领域。为了实现车体轻量化,铝-钢异种金属的搅拌摩擦焊研究得到越来越多的重视。从搅拌摩擦焊的工艺、组织及性能三个方面,对铝-钢异种金属搅拌摩擦焊的国内外研究现状进行综述。研究现状表明,通过控制界面金属间化合物的生成量,可得到高质量的铝-钢异种金属的搅拌摩擦对焊、搭焊及点焊接头,优化工艺参数下其拉伸性能可与母材相当,然而在铝-钢界面的精细结构表征和复杂应力状态下接头的力学性能方面还需要进一步的深入研究。此外,对未来铝-钢异种金属搅拌摩擦焊的研究方向进行展望。     

焊接速度对镁/铝异种合金搅拌摩擦焊接头显微组织与力学性能的影响

在不同焊接速度(23.5,47.5,75.0mm·min~(-1))下采用搅拌摩擦焊技术对AZ31镁合金和6061铝合金进行对接焊,研究了焊接速度对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:不同速度焊接后,接头焊核区存在条带状组织,焊核区晶粒发生细化;在前进侧焊核区/热机影响区界面处生成了少量金属间化合物Al_3Mg_2和Al_(12)Mg_(17);随着焊接速度的降低,各区域的晶粒尺寸有所增大,材料混合均匀程度有所增强;随着焊接速度的增大,后退侧不同区域的硬度均先降后增,前进侧的硬度整体呈增大趋势,接头的抗拉强度和屈服强度均有所下降;拉伸断裂均发生在接头前进侧焊核区/热机影响区界面处,断裂模式均为脆性断裂。