Cu/Al层厚比对波纹辊轧制Cu/Al复合板变形行为和结合性能的影响

本工作通过抗剪切强度测试、剪切断面显微观察和有限元仿真等手段对不同Cu/Al层厚比下波纹辊轧制（CRB）Cu/Al复合板的金属的变形行为和界面结合性能进行了研究。结果发现，CRB过程中界面处形成了局部强正应力和多个“搓轧区”，促进了复合板的塑性变形和界面结合。增大Cu/Al层厚比可提升Cu层的变形率和波谷界面处的正应力，有利于降低Cu/Al复合板的翘曲程度，并增强界面的整体结合性能。当层厚比从2:10增加到2:4时，界面抗剪切强度从40.39MPa上升到47.24 MPa，但界面抗剪切强度的波动逐渐增大。     

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。     

热处理对钛铝复合板共挤压界面结合特性的影响

采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等研究了热处理对钛合金Ti6Al4V/纯铝AA1050复合板界面形貌特征、成分、力学性能以及显微硬度的影响,采用剪切试验对界面扩散层进行了力学性能研究.结果 表明:热处理温度会影响复合板界面扩散层的生成厚度,580℃时扩散层最厚,约为1.95 μm.3种不同热处理温度(540、560和580℃)条件下扩散层均有金属间化合物TiAl3生成,随热处理温度的升高,复合板界面显微硬度增加.当热处理温度为560℃时,复合板界面的最大剪切力和剪切强度达到峰值,分别为3877 N和73.2 MPa,剪切强度超过了纯铝基材(60 MPa).     

铜/铝复合板界面化合物生长规律和导热性能

利用热处理工艺模拟实际服役工况,通过扫描电镜(SEM)、EBSD和XRD分析铜/铝复合板经不同热处理温度和时间后,结合界面处金属间化合物(IMCs)的组成、结构和生长规律,建立生长模型,并测定铜/铝复合板的热扩散系数,研究铜/铝复合板界面组织结构特征与导热性能之间的关系。结果表明:IMCs层厚度随热处理温度和时间的增加而增加;热处理温度超过500℃时,界面层出现Al_4Cu_9、AlCu、Al_2Cu_3和Al_2Cu_4种IMCs;界面IMCs厚度与时间呈幂函数关系,各层生长速率与温度之间满足Arrhenius关系;随着IMCs厚度的增加,铜/铝复合板的热扩散系数下降,导热性能下降。同时,研究结果为优化铜/铝复合板制备工艺和建立应用准则提供理论基础和科学依据。     

4045/3003/4045三层复合铝合金板斜刃横剪断面形貌及加工硬化分析

针对0. 5 mm厚的4045/3003/4045三层复合铝合金板斜刃横剪加工过程,分析了剪切间隙(刃口侧隙)对复合铝合金板断面形貌特征及加工硬化的影响。结果表明,三层复合铝合金板的断面形貌有不同特征,剪切断面在上、中、下材料层均有塌角形成,剪切带则由上、中层材料组成,断裂带由中、下层材料组成。随着剪切间隙的增大,剪切断面平整度变差,上、中层塌角逐渐增大,下层塌角逐渐减小,剪切带逐渐减小,断裂带逐渐增大。材料强度较低的中间层板材的加工硬化程度要大于表层材料的加工硬化程度,且下层材料的加工硬化程度大于同材料上层的加工硬化程度,截面最大硬度值发生在中间层板材剪切带与断裂带的交界处。随着相对间隙的增加,复合板材各层的加工硬化程度均逐渐减小,这与复合板材断面形貌特征相一致。     

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。     

铜铝层状复合板中性盐雾腐蚀行为研究

采取模拟大气环境的室内中性盐雾腐蚀实验,探讨了铜铝层状复合材料的腐蚀行为.通过扫描电镜(SEM)观察腐蚀后铜铝界面形貌,结合X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)分析腐蚀产物成分,并通过电化学检测分析试样经过不同时间盐雾腐蚀后的表面腐蚀状态,探讨铜铝复合板在服役环境下的腐蚀机制.结果 表明:铜铝复合板在盐雾环境下铜铝...     

焊速对铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头的影响

采用搅拌摩擦焊接（friction stir welded, FSW）对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了焊接速度对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布,随焊接速度增大,焊核区铝与铜晶粒尺寸逐渐减小。在焊接速度为95 mm/min时,铜层接头平均显微硬度达到88 HV0.2,为铜母材的71.96%。在焊接速度为47.5 mm/min时,铝层接头平均硬度可达到35 HV0.2,高于铝母材显微硬度,并且焊接接头的抗拉强度为115.22 MPa。随着焊接速度的增大,抗拉强度和伸长率降低,拉伸试样断口微观形貌以解理断裂为主。     

焊接速度对铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头的影响

采用搅拌摩擦焊接(friction stir welded,FSW)对铝铜层状复合板进行了焊接,研究了焊接速度对焊接接头组织与性能的影响。结果表明,铝铜复合板搅拌摩擦焊接接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布,随焊接速度增大,焊核区铝与铜晶粒尺寸逐渐减小。在焊接速度为95 mm/min时,铜层接头平均显微硬度达到88 HV0.2,为铜母材的71.96%。在焊接速度为47.5 mm/min时,铝层接头平均硬度可达到35 HV0.2,高于铝母材显微硬度,并且焊接接头的抗拉强度为115.22 MPa。随着焊接速度的增大,抗拉强度和伸长率降低,拉伸试样断口微观形貌以解理断裂为主。     

退火温度对异步轧制铜/铝复合板界面组织及力学性能的影响

研究退火温度对异步轧制法制备的铜/铝复合板界面组织及力学性能的影响,采用SEM观察界面组织形貌,结合EDX、XRD分析界面物相成分,采用显微硬度和室温拉伸实验表征复合板的力学性能。结果表明,异步轧制法制备的铜/铝复合板界面形变储能较高,退火温度为400℃时界面扩散明显;随着退火温度的升高,复合界面先后生成金属间化合物CuAl2、Cu9Al4、CuAl相,界面撕裂位置位于金属间化合物之间;界面层的显微硬度比基体的高,这是因为受到硬脆性化合物和高温软化的共同影响;退火温度越高,复合板抗拉强度越低,断裂伸长率越大。研究表明,异步轧制法制备的铜/铝复合板最佳退火温度为400℃。     

基于试验和数值模拟的TC1/1060/6061爆炸焊接复合板界面分析

将薄层钛合金板与铝合金板结合可以得到具有优异性能的钛/铝复合板,具有广阔的应用前景.采用爆炸焊接技术成功制备了TC1/1060/6061复合板,对2个界面的界面形貌和元素进行测试,分析夹层存在的优势;同时建立与试验条件一致的有限元模型,对界面状态和焊接过程进行分析,最后对复合板进行拉伸试验和剪切试验,验证界面结合质量.结果表明,TC1/1060界面为直线型形貌,1060/6061界面为波状形貌,且每个波形都伴随着涡流区,TC1/1060界面处的元素扩散范围为4.38μm,且没有检测到钛/铝金属间化合物的产生.数值模拟再现爆炸焊接过程中射流的形成,界面温度沿着界面形貌分布,界面压力在碰撞点处达到最大,且呈现出椭圆形分布,复合板具有较高的抗拉强度和剪切强度,满足结构使用需求.     

热处理对铝/镁合金复合板连接界面组织和性能的影响

对爆炸焊接方法制备的铝/镁合金复合板进行不同温度的后续退火处理。分别采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射仪(EBSD)对复合板接合界面的扩散层成分、物相以及组织形貌特征进行了分析。结果表明:随着退火温度的升高,复合板接合界面镁铝金属间化合物扩散层的厚度呈增大的趋势;扩散层由两层组成,分别为靠近镁合金一侧的Mg_(17)Al_(12)相金属间化合物层和靠近铝合金一侧的Mg_2Al_3相金属间化合物层;Mg_(17)Al_(12)相扩散层的组织形貌呈现柱状晶形态,而Mg_2Al_3相扩散层呈现细小的等轴晶形态。对复合板进行拉伸试验分析,结果表明:随着退火温度的升高,复合板的抗拉强度呈现下降的趋势,而伸长率呈现逐渐增大的趋势;退火铝/镁合金复合板的失效断裂路径为沿着Mg_(17)Al_(12)相扩散层及Mg_2Al_3相扩散层的接合界面。     

异步轧制铜/铝复合板界面结合强度研究

对不同异步速比条件下铜/铝复合板界面结合强度和剥离形貌进行了研究,分析了轧制变形区界面正应力、剪切应力以及等效应变对复合板结合强度的影响机制。结果表明:随异步速比的增加,铜/铝复合板界面的剥离强度先增大后减小,且在异步速比为1. 15时达到最大值34. 2 N·mm-1。从剥离形貌来看,异步速比为1. 15时复合板剥离界面上黏着的铝脊数量和面积达到最大,且异步速比大于1. 15时,剥离面黏着的铝屑明显增加。模拟结果分析发现:随着异步速比的增加,界面处的等效应变和剪切应力均逐渐增大,可有效促进金属间的结合效果。当异步速比大于1. 15时,轧制变形区出口侧的剪切应力急剧上升,对结合界面造成一定的破坏作用,因此复合板的剥离强度随异步速比的增加,呈先上升后迅速下降的变化趋势。     

钛/铝/钛三层板的一次爆炸复合制备及界面结合性能评价

为评价一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板的界面结合性能,利用SEM、EDS对钛/铝/钛复合板的双层界面组织形貌以及界面元素分布进行了表征;对钛/铝/钛三层复合板进行了拉伸实验和弯曲变形实验。研究结果表明：复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成;铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散;拉伸和弯曲变形结果表明,一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板具有较大的抗拉强度和优良的界面结合性能,可以承受后续较大的二次塑性变形。     

表面形貌对铝/镁热轧复合结合强度的影响

选用5052铝合金与AZ31B镁合金作为复合材料进行热轧复合,研究表面形貌对铝/镁热轧复合结合强度的影响。在热轧复合前使用不同直径钢丝刷对板材表面进行打磨处理,通过单向拉伸实验、扫描电镜以及激光共聚焦显微镜对打磨处理后板材的表面状态和形貌进行测试和观察。然后使用热轧复合法在25%、 35%和45%压下率下轧制制备出铝/镁复合板并通过万能试验机、扫描电镜、 X射线能谱仪对复合板的结合强度、微观形貌和元素分布进行测试和观察。最后通过轧卡和剥离实验对45%压下率不同直径钢丝刷打磨处理条件下铝/镁热轧复合过程中板材表面形貌的变化进行观察。结果表明,不同直径钢丝刷打磨处理仅改变了板材的表面形貌,未使板材表面形成硬质层。在25%和35%压下率下,铝/镁复合板的结合强度随着钢丝刷直径的增加而增加,但当压下率达到45%后,随着钢丝刷直径的改变,铝/镁复合板的结合强度稳定在71.2 MPa左右。通过改变板材表面形貌可以使铝合金和镁合金在低压下率下实现良好结合,但当压下率达到45%之后,板材表面形貌的变化不会再对铝/镁复合板的结合强度产生明显影响。     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

钛/铝/钛三层板的一次爆炸复合

为评价一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板的界面结合性能,利用SEM、EDS对钛/铝/钛复合板的双层界面组织形貌以及界面元素分布进行了表征;对钛/铝/钛三层复合板进行了拉伸试验和弯曲变形试验。结果表明:复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成;铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散;拉伸和弯曲变形结果表明,一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板具有较大的抗拉强度和优良的界面结合性能,可以承受后续较大的二次塑性变形。     

钒中间层钛/钢复合板结合界面结构与力学性能

利用真空热轧复合方法制备了钒中间层钛/钢复合板,采用SEM、EDS和XRD等分析结合界面形貌、元素扩散行为和界面相组成。结果表明:钒中间层钛/钢复合板界面实现了良好的冶金结合。与拉剪强度测试相结合,研究了钒中间层钛/钢复合板结合界面结构与力学性能。结果表明:钒中间层钛/钢复合板剪切强度均优于国家标准(140 MPa)。950℃轧制的复合板界面扩散层厚度大于900℃轧制的复合板扩散层厚度。钒中间层与Ti、Fe元素形成固溶体,有效阻止了金属间化合物TiFe和TiFe_2的产生。900℃轧制的钛钢复合板剪切强度为223 MPa,大于950℃轧制的复合板剪切强度。对剪切断口的分析表明裂纹多沿钒铁固溶体产生并扩展。     

波纹辊和平辊轧制Ti/Cu/Ti层压复合材料的显微组织与力学性能（英文）

采用波纹辊和平辊轧制方法制备钛/铜/钛(Ti/Cu/Ti)层压复合板材料。通过扫描电镜、数值模拟、剥离和拉伸实验等方法研究层压复合板的显微组织和力学性能,对比分析波纹辊和平辊轧制效果。结果表明：波纹辊和平辊轧制的层压复合板在Ti层和Cu层界面处表现出不同的有效塑性应变分布。波纹辊轧制的层压复合板中,Ti层具有再结晶织构、棱柱面织构和棱锥面织构,Cu层形成高斯织构和剪切织构;而平辊轧制的层压复合板中,Ti层和Cu层均具有典型的变形织构。波纹辊轧制的层压复合板材料具有较高的结合强度、抗拉强度和延展性。     

铜/铝/不锈钢三层复合板成形工艺研究

试验研究了铜/铝/不锈钢三层复合板成形工艺,旨在充分利用各组元的优越性,为应用于散热及炊具等方面用复合板原料提供技术支持。依据轧制复合及热处理工艺理论,主要对铜/铝/不锈钢复合板轧制及热处理成形工艺进行了试验研究。结果表明,随着轧制压下率的增加,复合板的抗拉强度和界面结合强度逐渐增大,杯突值逐渐降低;不锈钢层与冲头接触的杯突值大于铜层与冲头接触的;最优轧制工艺参数:加热温度350℃,保温5 min~10min,压下率33.3%;350℃退火1 h获得了较为理想的抗拉强度及界面结合强度。