镁/铝复合板材制备工艺及性能研究

为了改善镁合金板材的耐腐蚀性能,文章采用轧制复合工艺,将A5052铝板包覆在AZ31B镁合金铸轧板坯表面,通过多道次大压下轧制工艺制备出了镁/铝复合板,并考察了复合工艺、热处理工艺对复合板组织、力学性能的影响。研究结果表明:当轧制温度为300~400℃、道次压下率为30%~40%时,镁、铝板材可以实现良好的复合,但随着复合板材热处理温度的提高,复合界面脆化程度增大,板材力学性能下降,镁/铝复合板材的热处理温度应控制在H24温度以下。     

热轧7075/AZ31B复合板的显微组织及结合性能

为了研究热轧铝/镁复合板结合强度的变化规律,本文综合考虑压下率、轧制温度和轧制速度等多种轧制参数,单道次热轧制备了7075 Al/AZ31B Mg复合板。结果表明:在复合板轧制过程中由于热和强变形作用组织发生了动态再结晶,且增大轧制速度有助于镁基体产生完全动态再结晶。在相同轧制温度下,铝镁复合板结合强度均随压下率增加先升高后降低;强度升高是由于界面元素扩散宽度的增大和镁合金近界面晶粒组织的细化所致,强度降低是由于大变形导致镁基体近界面处产生裂缝,以及塑性功产生热量过多使得镁基体温度升高导致的镁侧晶粒长大所致。对复合板进行拉剪实验,铝镁结合界面剪切强度较低时,断裂发生在复合界面处且成脆性断裂特征,强度较高时断口形貌呈韧性断裂特征,断裂发生在镁基体侧。      

退火温度对Cu/Mo/Cu轧制复合板微观组织和力学性能的影响

对Cu/Mo/Cu板材进行了单道次复合轧制,研究了退火温度对Cu/Mo/Cu复合板微观组织和力学性能的影响。结果表明:退火温度对铜板的微观组织影响较大。随着退火温度的升高,复合界面处的细小晶粒分布趋于均匀;当温度高于400℃时,铜晶粒发生再结晶长大,组织粗化。随着退火温度的升高,复合板的结合强度逐渐升高;400℃时达到最大值76 MPa;温度继续升高时,结合强度迅速下降。复合机制主要为裂口结合机制。     

影响双金属轧制复合结合强度的工艺因素综述

界面结合强度是双金属层状复合材料的关键技术指标,为了探讨"三步法"轧制复合工艺,本文从表面处理、轧制温度、轧制变形率、轧制速度以及退火温度和退火时间方面,综述了轧制复合工艺因素对复合板结合强度的影响规律,这对双金属复合轧制的生产具有一定的指导意义。     

热轧钛/钢复合板显微组织和性能

为了研究轧制温度和压下率对钛/钢复合板复合强度的影响,采用真空热轧法制备了TA2/Q235B复合板,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪对复合板界面组织特征进行了观察。结果表明,在轧制温度为850~1 050℃时,随着温度的升高,靠近复合界面碳钢侧的铁素体区厚度增加,同时,复合界面上生成的化合物增多,使复合面的剪切强度降低。大压下率更有利于提高复合强度,在轧制温度为850和950℃、压下率为58%和轧制温度为1 050℃、压下率为70%时,复合面剪切强度均达到了国家标准中0类钛/钢复合板标准。     

钢和铝异温轧制复合机理的研究

研究异温轧制复合工艺制度对钢和铝复合板初结合强度的影响，结果表明，轧制变形程度和铝层加热温度都是影响复合板初结合强度的主要因素，利用扫描电镜观察分析复合界面形貌，并对微区成分分析证明，异温轧制复合有不同于室温固相复合的结合机制。     

轧制温度对TA1/Q345复合板性能的影响

相对于爆炸复合法和爆炸轧制复合法而言,采用真空-轧制生产钛钢复合板的方法更加适应大规模生产需要.本实验将TA1钛材置于两块Q345钢材中间组成组合坯,组合坯经抽真空至0.1 Pa后密封,在840~930℃下进行加热轧制,对轧制复合样进行力学性能检测,并利用扫描电镜、X射线衍射分析及显微硬度仪对组织与界面结合度进行分析.在该实验条件下,钛钢复合板剪切强度在159 MPa以上,达到了1类复合板标准要求,870℃轧制复合板性能较优.900和930℃轧制时,钛发生相变,同时在界面处生成了较多的金属问化合物,钛和钢的变形抗力相差过大和变形不协调导致界面附近的内应力变大,这些因素都降低了界面的剪切强度.840℃轧制后剪切强度低的原因是由于温度过低影响了界面附近元素的扩散.      

钛-铝复合板界面组织及其对加工性能的影响

使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和显微硬度计(MHTM)对爆炸焊接钛-铝复合板的爆炸态、退火态、轧制态界面进行了研究.结果表明:结合面呈波状结合,距爆炸点越远,界面波的波长和波幅越大;周期性轧制裂纹的分布和界面波波形的分布吻合;复合板的界面分布着周期性中间相,中同相由TiAl和TiAl<,2>组成;在450℃×10 h,490℃×3 h的退火条件下,界面钛铝原子相互扩散不明显,更不会生产中间相.由于爆炸硬化和爆炸热效应的共同作用,界面附近钛板和铝板硬度分布规律不同.周期性轧制裂纹是变形时界面的附加拉应力引起的,裂纹源在钛层的最薄处,界面波形参数过大是钛板面出现轧制裂纹的主要原因.爆炸复合时应严格控制波形参数和中间相.     

叠轧Ti/Al复合板结构与力学性能研究

在室温条件下,通过叠轧方法制备了Ti/Al 7层复合板,并在不同温度下进行了退火处理。采用光学显微镜(OM)观察了复合板界面的连接质量,利用扫描电镜(SEM)研究了不同退火温度下复合板Ti/Al界面处的元素扩散行为,并通过拉伸试验研究了原始板材与复合板的力学性能。研究结果表明,轧制压下量对板材变形均匀性及界面结构影响显著,当轧制压下量为60%时,复合板结合质量良好,层状结构完整。当轧制压下量为70%时,Ti层局部产生开裂,使两侧铝层相连,不能保持层状结构。随着退火温度的升高,Ti/Al界面处Ti,Al元素扩散距离增加,Al元素扩散距离大于Ti元素的扩散距离,并有少量的第二相生成。Ti/Al复合板的屈服强度介于原始钛板与原始铝板屈服强度之间,高于混合定律计算值,延伸率低于原始板材,并且随着应变速率的增加,复合板材屈服强度及抗拉强度提高。     

真空热轧法制备不锈钢复合板组织和力学性能

 为了研究轧制温度对复合板界面结合强度的影响,采用真空热轧法制备了不锈钢复合板,利用OM、EPMA观察分析了不锈钢复合板界面组织和合金元素扩散。结果表明,碳钢中碳、铁元素向不锈钢扩散,不锈钢中铬、镍等元素向碳钢扩散,界面处出现Si-Mn-O三元化合物,合金元素扩散随轧制温度的升高而趋于严重。远离界面碳钢的组织为铁素体和珠光体组织,靠近界面碳钢的组织为铁素体组织。碳钢至界面处硬度先减小后升高,界面至不锈钢内部硬度先升高后下降,距界面约40 μm碳钢侧的维氏硬度值最低约为121.8HV,距界面约20 μm不锈钢侧的维氏硬度值最高约为245.5HV。从1 100到1 300 ℃,剪切强度随轧制温度的升高而升高,1 300 ℃轧制获得的界面剪切强度为463 MPa,远远超过基体的剪切强度。     

复合铸轧工艺参数对Kiss点的耦合影响

为了获得高质量的层状金属复合材料,依据双辊薄带复合铸轧技术,探究工艺参数间的耦合作用对复合铸轧的影响。采用有限元软件构建了铜和铝的固-液复合铸轧仿真模型,基于该模型,研究了铝板出口厚度、轧制速度、熔池高度、铜带厚度和浇注温度对Kiss点高度的影响,并对正交试验得到的Kiss点高度进行极差分析,得到了铝板出口厚度、轧制速度和铜带厚度3个强耦合参数,给出了这3个参数两两耦合下耦合强度的变化规律。铝板出口厚度和铜带厚度、铜带厚度和轧制速度对Kiss点高度的耦合影响随参数值的增大其效果逐渐减弱,铝板出口厚度和轧制速度对Kiss点高度的耦合影响随参数值的增大其效果逐渐增强。同时,利用复合铸轧熔池物理场的变化,分析了产生耦合的原因。     

采用爆炸-轧制法制备钛/铝复合板

主要对制备1．5mm钛／铝复合薄板的爆炸一轧制工艺进行了实验研究。通过实验，确定了TA1和2A12这两种合金的爆炸焊接工艺参数。为了解决单张复合板在轧制过程中缠绕轧辊的问题，提出了两张爆炸焊接钛／铝复合板的对称轧制工艺，并且得到了成功的应用。对于轧制过程中复合板钛层表面出现的间歇性开裂现象，也进行了详细的分析。两种基体金属流动变形的不同步性以及铝对钛产生的不均匀牵引变形力是导致复合板钛层表面开裂的主要原因。     

冷轧复合材料的复合工艺实验

 进行了钢 铜、钢 铝冷轧复合实验,即表面处理+复合轧制+轧后热处理。结果表明,复合轧制前,必须对基材和复合材料进行表面清洗,基材钢需进行表面毛化处理,要求表面粗糙度为Rz=81~101 μm,较薄的复合材料如铜、铝可不经毛化处理直接复合轧制。钢 铝无张力复合轧制所需总相对压下量为40%≤ε≤60%,钢 铜无张力复合轧制所需的总相对压下量为ε≥70%。应严格控制热处理的退火温度和保温时间,保温时间过长,会削弱复合面的强度;钢 铝退火温度控制在320 ℃左右,保温时间约1 h;钢 铜退火温度在550~600 ℃范围内,保温时间约15 h。研究认为复合轧制过程中,带材之间的相对跑偏、厚度比控制是亟待解决的问题。     

热处理对316L/Q235复合板组织与力学性能的影响

 对热轧不锈钢复合板热处理前后状态进行了对比研究,利用扫描电镜对显微组织进行了观察和成分分析,利用维氏硬度计测量了试样硬度,通过剪切、拉伸试验对试样的力学性能进行了研究。结果表明,真空热轧复合板能实现良好复合,碳钢侧为铁素体和珠光体组织;不锈钢侧为奥氏体组织。热处理后试样界面结合性能提高,试样剪切强度、屈服强度和抗拉强度都相应提高。高温阶段快速冷却＋低温阶段缓慢冷却的热处理制度适用于316L/Q235不锈钢复合板热处理。     

铜铝复合太阳能材料板形的热轧

介绍了铜铝复合太阳能材料在复合轧制时轧辊的热膨胀变形对材料板形的影响，叙述了加强水冷却的解决措施。     

热轧不锈钢复合板气泡产生原因分析及对策

针对热轧不锈钢复合板生产过程中产生气泡的问题,对不同生产工艺生产、超声波检测正常及异常的钢板取样进行金相分析,结果表明,开轧温度高、压缩比大的复合板结合面孔洞少,气泡产生与隔离剂烘干时间、复合坯真空度、轧制温度、压缩比有关。采取提高真空度、保证复合坯加热均匀和增加压缩比等措施,基本消除了用基准灵敏度超声可检测出的气泡。     

轧制工艺对高强抗震耐火钢板组织性能的影响

 为了提高建筑用钢的屈服强度,优化轧制工艺和降低生产成本,通过实验室轧钢并结合室温、高温拉伸试验以及扫描和透射电镜观察,研究了4种不同轧制工艺下的高强抗震耐火钢板的组织和力学性能。研究结果表明,试验用耐火钢板的组织主要由铁素体+粒状贝氏体组成。粗轧开轧温度较高时,试验用钢板的室温屈服强度和高温屈服强度都较高,粒状贝氏体的体积分数也较多。开轧和开冷温度较高时,试验钢板的高温屈服强度可以满足建筑用耐火钢板的力学性能要求。随着开冷温度的提高,试验钢板的屈服强度会进一步提高,但是组织中铁素体晶粒尺寸较大,而且塑性较差。根据冲击试验结果可以发现,随着冲击温度的降低,试验钢板的断裂吸收功下降较多。析出相分析结果表明,析出相主要是(Nb,Ti)C和(Ti,Nb,Mo)C,析出相颗粒尺寸较大。     

复合板轧制界面周期性波动的模拟与试验

 为了探究复合板轧后复合界面产生周期性厚度波动的机理和影响因素,基于商用有限元分析软件ABAQUS建立了铝/钢/铝三层对称复合板轧制的有限元模型。通过对轧制过程复合板各层应力变化规律的分析,表明在铝/钢/铝复合板轧制过程,钢层和铝层存在明显的变形不协调现象,铝层的变形趋势明显大于钢层,导致钢层在轧制方向产生拉应力并使钢层发生厚度减薄。同时厚度减薄的发生改变了周围区域的应力分布,使厚度波动呈现周期性特征,通过实验室的轧制试验验证了模拟和分析结果的正确性。     

层状金属复合板的研究和生产现状

介绍了有关层状金属复合板的研究和生产现状。爆炸焊接、轧制、爆炸 轧制复合法是目前3种主要的层状金属复合板的生产方法。其中，爆炸复合法在生产中应用最为广泛，异步轧制是一种具有很大发展潜力的轧制复合工艺，对于生产薄的复合板带材爆炸 轧制复合法具有明显的优势。