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。     

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。     

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。     

电磁感应加热轧制制备钛/钢复合板性能研究

采用电磁感应加热对加入不同厚度纯铁中间层的钛/钢组坯进行加热，并单道次热轧复合，短时高效地制备出高质量钛/钢复合板。研究了在快速电磁感应加热至钢板居里点770℃的条件下，不同厚度纯铁中间层对钛/钢复合板界面组织和结合性能的影响。结果表明，随着中间层厚度的降低，复合板剪切强度逐渐提高，加入0.3 mm厚纯铁中间层复合板的剪切强度达到215.05 MPa。感应加热低温轧制条件下，减少了复合板界面脆性金属间化合物的生成。纯铁中间层有效地促进了结合界面两侧基体的协调变形，同时增加了界面处基体元素间的相互扩散距离，使复合板实现了良好的冶金结合，获得了综合性能较好的钛/钢复合板。     

压下率对冷轧铝/钢(4A60/08Al)复合带材组织性能的影响

结合金相组织观察、显微硬度测量及室温拉伸实验, 对压下率分别为30%、40%、50%及60%时的4A60/08Al冷轧复合带的组织与力学性能进行了研究。采用模拟钎焊后拉剪实验对复合带的界面结合强度进行了评价。结果表明: 随着压下率的增加, 复合带钢层的硬度和屈服强度明显增加, 而铝层的硬度变化不大; 压下率从30%增加到50%时, 界面平均抗剪强度从52 MPa增加到65 MPa, 拉剪断裂位置也从铝钢界面断裂过渡到铝层断裂, 因此把压下率50%定义为4A60/08Al冷轧复合带的稳定压下率; 另外, 当压下率超过50%时, 复合带材的钢层在520℃×24 h退火后的组织基本为等轴的再结晶组织, 综合力学性能良好。     

冷轧制备AlSn20Cu/钢多层板的微观组织和力学性能（英文）

通过室温冷轧制备出了1060Al/AlSn20Cu/1060Al/钢多层复合板材,并探索了轧制压下量对复合板微观组织和力学性能的影响。利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射（EBSD）对复合板微观组织进行表征,通过拉伸试验测量了复合板力学性能。复合板的初始轧制压下量为17%,最小稳定压下量为40%。结果表明,随着轧制压下量的增加,铝合金层中锡相和钢中组织沿轧制方向被拉长,但是纯铝层呈现出等轴晶。随着轧制压下量的增大,复合板抗拉伸强度和界面结合强度增加,而延伸率下降。AlSn20Cu合金层的断裂主要跟其中的锡相有关。     

热轧NM360/Q345R复合板力学性能及界面微观组织的研究

研究了轧制压下率对热轧NM360/Q345R复合板力学性能和微观组织的影响。借助万能拉伸试验机、光学显微镜等手段,分析了压下率分别为30%、50%、70%的复合板的力学性能和组织形貌。研究发现:随着压下率的增加,复合板的抗拉强度和伸长率均增大;当压下率为30%和50%时,界面结合质量较差,拉伸断裂后可观察到界面出现明显的分层开裂;当压下率达到70%时,拉伸断裂面平整,未出现分层。借助光学显微镜和电子背散射衍射,界面处存在大量细小晶粒,界面处的变形有利于再结晶成核。     

预制波纹钢/铝复合板轧制工艺模拟与界面结合性能研究

轧制复合法具有环保、可连续生产等优点,然而传统热轧过程中的界面氧化限制了钢/铝复合板的高质量生产。冷轧预制波纹+热轧平辊整平(波平轧制)工艺通过在Q235钢的表面波纹冷轧一层1060薄铝,有效地防止了Q235钢与5083铝合金直接热轧时钢的界面氧化。采用有限元模拟与轧制试验相结合的方法,研究了钢/铝复合板典型位置的受力情况与剪切性能的特点。结果表明：前波腰位置所承受的较大摩擦应力对钢、铝的结合具有促进作用;波谷与前波腰位置在轧制过程中产生了较大的塑性变形,促进了硬脆层的破裂,有利于钢、铝的结合;波谷与前波腰处的剪切强度优于波峰与后波腰。     

不同压下量对波纹辊轧制铜/铝复合板微观组织及力学性能的影响

波纹辊冷轧粘合（CCRB）作为一种新型轧制工艺,在金属复合板的制备过程中受到广泛关注,但不同压下量下波纹复合板的力学性能及界面的微观形貌尚不明确。采用数值模拟和实验方法,研究了在55%、60%、65%和70%压下量下制备铜/铝波纹复合板的情况。通过ABAQUS有限元模拟仿真软件建立三维模型,模拟了轧制过程中的应力和应变曲线。通过扫描电子显微镜、电子背散射衍射、X射线能谱仪等方法研究了波纹复合板界面形貌。结果表明,复合板的极限抗拉伸强度和剪切强度在65%压下量下达到最大值,分别为221.08和79 MPa,在55%压下量下达到最小值,分别为169.34和45 MPa。在65%和70%压下量下,由于剧烈的塑性变形作用,复合板形成拉长的晶粒和细小的等轴晶。但70%压下量下,由于轧制力过大,基体金属产生微裂纹,导致拉伸性能下降,这与力学实验结果一致。     

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。     

6061/AZ31B/6061对称复合板的组织与力学性能研究

本文在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到的铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了微观组织、拉伸性能和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg17Al12和Mg2Al3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

爆炸-轧制TA1/Q345R复合板的组织与性能

采用爆炸-轧制法制备了TA1/Q345R复合板,并通过拉剪试验对其结合性能进行了测试。借助光学显微镜观察了结合界面附近的显微组织,并利用扫描电镜(配X射线能谱仪)分析了拉剪试样钢侧的断口形貌。结果表明,与爆炸复合板相比,爆炸-轧制复合板的界面结合强度大幅降低,主要原因是结合界面形成了大量脆性中间相,为复合板的断裂失效提供了裂纹源。爆炸-轧制复合板结合界面为平直型界面,界面附近钢侧的微观组织特征有轻微的带状组织、铁素体粗晶区以及多种脆性中间相。剪切应力作用下,爆炸-轧制复合板主要沿轧制形成的原始表面分离,同时含有解理断裂和硬脆相破碎等特征。     

轧制温度和轧制方式对镁铝复合板组织性能的影响

采用六辊轧机在不同轧制温度和轧制方式下制备了镁铝复合板,并对轧后试样进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明,镁铝复合板的结合强度随轧制温度的升高先升高后降低,在350℃时,复合板结合强度达到峰值。不对称轧制搓轧区有剪切变形,复合界面上的变形更为剧烈,并对基体材料AZ31镁合金的晶粒细化与均匀性有着明显的作用,板材边部的晶粒不仅被压扁而且还会被拉长呈现长条状。在确定的最佳轧制工艺350℃进行不对称轧制,制备的镁铝复合板屈服强度可达153MPa,抗拉强度达230MPa。     

钢铝双金属复合板的轧制及其界面分析

采用不同的表面处理方式制备了20钢和纯铝板基材的冷轧双金属复合板,并用剥离试验法测定了钢铝双金属复合板的结合强度,对比得出了最佳表面处理方式。在此方式下,研究了压下率对钢铝双金属复合板结合强度的影响,得出最佳压下率。采用电子显微镜、扫描电镜观察分析了复合板结合界面的金相组织、结合面形貌、元素分布及基材表面形貌。结果表明:化学处理和机械处理相结合的表面处理方式可以提高复合板的结合强度。在最佳表面处理方式下,当压下率为65%时,钢铝双金属复合板的结合强度最高,为13.3 N/mm(误差值±0.1 N/mm)。复合板界面钢侧没有Al元素扩散,Al侧没有Fe元素扩散,界面结合方式以机械结合为主。     

6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al对称复合板的组织与力学性能（英文）

在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061 Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到了铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了拉伸性能测试、微观组织和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Al_3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的抗拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的抗拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的抗拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

冷轧铜/铝复合板横向界面结合强度研究

研究了冷轧铜/铝复合板横向界面结合强度,运用有限元方法模拟了铜/铝复合板结合界面处中性面位置的法向应力和金属的横向流动速度,通过单道次冷轧制备了55%～75%压下率的铜/铝复合板,研究了复合板的结合强度、界面和剥离界面。结果表明,在同一压下率下,从复合板边部到中部,结合界面处中性面位置的法向应力显著增大,金属的横向流动速度逐渐减小;结合界面处中性面位置的法向应力和边部金属的横向流动速度随压下率增大而逐渐增大;55%～75%压下率时,中部界面平直、光滑,边部界面出现缩孔和裂缝。冷轧铜/铝复合板中部结合强度比边部高。     

表面处理工艺对冷轧铝/钢(4A60/08AL)复合板结合性能的影响

根据冷轧金属复合板的结合机制,通过改变表面处理工艺参数(不同打磨磨具、不同打磨次数、不同载物台水平移动速度打磨、不同打磨方向等),研究了表面处理工艺对冷轧铝/钢(4A60/08AL)复合板结合性能的影响。结果表明,采用钢丝直径为0.35 mm~0.6 mm的钢丝刷打磨钢表面有利于铝/钢复合,结合强度在50 MPa以上;采用平行于轧制方向打磨钢表面更有利于铝/钢轧制复合。打磨次数在2~3次时,4A60/08AL的结合性能较好;载物台水平移动速度在6 mm/s~10 mm/s之间钢表面处理的效果最佳,铝/钢结合强度较好。     

温轧路径对钛/钢爆炸复合板抗剪切强度的影响

对爆炸复合的钛/钢复合板进行了一道次60%的温轧,研究了一道次温轧钛/钢爆炸复合板的近界面微观组织及剪切强度。结果显示,一道次温轧工艺可以引起钛层和钢层近界面组织的显著剪切变形。由于剪切变形,钛层形成了RD分散织构。钢层含有高组份的旋转立方织构及低组份的γ纤维织构。对比常规多道次轧制方法,由于剪切变形可细化界面化合物,使得一道次温轧钛/钢复合板抗剪切强度得到提升。     

冷轧铝-钢复合板的退火工艺

对55%变形条件下冷轧复合4A60铝/08Al钢复合带材进行退火处理,研究退火温度对钢层再结晶行为和铝-钢界面结合强度的影响。结果表明：退火温度为600 ℃保温60 min,钢层发生完全再结晶;退火温度为400~600 ℃,保温60 min,铝-钢复合板界面结合强度达到最大值9 N/mm,当保温时间为60 min,温度高于610 ℃时,铝-钢界面处产生脆性化合物,结合强度急剧降低至2.7 N/mm。确定55%变形条件下铝-钢复合板最佳退火工艺为600 ℃保温60 min。     

冷轧压下率对低碳铝镇静钢板组织及力学性能的影响

通过单向拉伸试验检测试验钢力学性能,利用金相显微镜观察低碳铝镇静钢板冷轧态与退火态的纤维组织,并用X射线衍射仪测量试验钢中不同类型织构的含量。利用单机架可逆轧机轧制,冷轧压下率由52%升高到80%,低碳铝镇静钢的屈服强度为187～211 MPa,抗拉强度为284～294 MPa,屈强比为0.66～0.72,总伸长率为38%～43%,n值为0.23～0.24,而r值为1.13～1.36,|△r|值为0.39～0.65。结果表明,冷轧压下率的提高使得退火再结晶晶粒尺寸均匀细小,储存能增加,γ纤维织构充分形成和发展。当冷轧压下率达到一定程度时,{111}织构增强速度减弱,不利织构{100}组分增幅较大。综合作用的结果是,当冷轧压下率为68%时,r值出现峰值且|△r|值较小,深冲性能最好。