铝/钛/铝三层复合板热轧工艺及微观组织研究

钛/铝层状复合材料具有两种材料优异的特性,能够满足一些特殊工程需要。开发了热轧复合技术,成功制备了铝(1100)/钛(TA2)/铝(1100)三层复合板。研究了复合板轧制过程中的关键轧制技术参数(临界压下率和轧制复合工艺条件)。利用光学显微镜和SEM观察了钛/铝复合板及结合界面形貌,分析了不同退火温度对复合板力学性能的影响。基于实验结果,描述了影响复合板质量和有助于提高复合板结合强度的关键工艺过程。     

高性能钛/铝复合板的关键制备技术

目的 研究TA2纯钛/6061铝合金复合界面的微观组织和力学性能,以及热处理对复合板组织和力学性能的影响.方法 在1×10-2 Pa高真空度下,对钛/铝复合坯进行搅拌摩擦焊封装,并在轧制温度为426℃和总压下率为80％下进行热轧复合;然后,对复合板进行T6热处理,即在540℃固溶及177℃时效5 h.随后,对热处理前后的复合界面进行扫描电镜和电子探针分析,明确元素扩散机制,并对复合板进行拉剪性能测试.结果 热轧后复合板的界面平直,无气孔、裂纹等缺陷,界面剪切强度为94.2 MPa.热处理后复合板铝基体力学性能提高,界面剪切强度达141.2 MPa.结论 采用真空轧制复合技术制备出了板形好、无缺陷的钛/铝复合板,经T6热处理后,钛/铝复合板的界面结合性能大幅改善,提高约50％.     

SUS304不锈钢/Q345R碳钢爆炸焊接工艺参数研究

针对实际生产中在爆炸焊接窗口内取值时因为所取参数不同而导致生产的复合板结合强度差异较大这一现状,通过对SUS304不锈钢／Q345R碳钢爆炸焊接窗口内不同工艺条件得到的复合板进行剪切强度测试及金相分析,得到界面结合强度与界面波形的关系以及两者随工艺参数的变化规律,找到窗口内最佳的工艺参数,以提高爆炸焊接复合板质量以及生产效益。研究表明：界面波形的波长和振幅随着装药量的增加而增大,随基复板间距的增加先增大后减小。爆炸焊接窗口内最佳工艺参数取值范围与复板厚度有关。复板为薄板（3mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为1250μm左右,振幅为200μm左右,对应的最佳装药质量比为1．02,基复板间距为8mm,取值比理论最佳值偏高;复板为厚板（6mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为900岫,左右,振幅为100μm左右,对应的最佳装药质量比为0．45,基复板间距为14mm,取值靠近下限。当界面波长与振幅相同时,复板为薄板的结合强度要高于厚板。     

大面积铜钢复合板爆炸焊接工艺研究

本文采用数值模拟方法建立了大面积铜/钢复合板爆炸复合的有限元模型,通过多组实验对比出不同药高条件下爆炸焊接模拟结果,优化了爆炸焊接工艺参数。研究表明,当铜板厚度为7 mm,药高调整至78mm,间隙调整为14 mm时,复合板结合率除雷管区外达到了100%,各项力学性能指标满足标准要求,金相试验表明爆炸复合界面波形规则。     

终轧温度对2205/Q235B双相不锈钢复合板组织和性能的影响

本工作以2205双相不锈钢和Q235B低碳钢为研究对象,采用Gleeble3800热模拟实验机将其压缩为复合板,并通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、力学及电化学性能测试仪器研究了终轧温度对2205/Q235B双相不锈钢复合板显微组织、剪切强度和耐腐蚀性能的影响规律。结果表明,在压下率一定的条件下,终轧温度在850～970℃范围内,2205和Q235B均能得到良好的结合界面,靠近复合界面的2205侧形成了一个奥氏体长条带,Q235B侧形成了宽度39.1～47.4μm的脱碳区域。随着终轧温度的降低,2205/Q235B双相不锈钢复合钢板的剪切强度显著提高,终轧温度为850℃时剪切强度最高,达到445 MPa。随着终轧温度的升高,2205双相不锈钢中δ铁素体含量逐渐增加,970℃时,δ铁素体含量达到最大值45.3%,2205不锈钢表面的耐腐蚀性能最佳。但随着终轧温度的升高,2205/Q235B结合界面处碳钢侧腐蚀深坑宽度由35.56μm增大到49.44μm,应注意腐蚀防护。     

不锈钢—碳钢单、双面复合板的爆炸焊接及性能研究

研究了不锈钢－碳钢单面、双面复合板爆炸焊接质量,结合界面的微观结构,剪切强度及耐蚀性能,结果表明,单、双面不锈钢－低碳爆炸焊接复合板的结合界面均为波状结构,结合面两侧存在一定组织变形,近界面处为角结晶组织,稍远处为拉伸变形后的维状组织,结合界面碳钢－侧过渡区存在增碳区,不锈钢一侧有一个脱碳层,双面复合界面的结合过渡区的单面为１．５倍宽,脱碳区也接近单面的１．５倍,采用切割爆炸焊接法有利于改善不锈钢－低碳钢复合板的边缘焊合,在同一基板上进行了双面不锈钢复合时,第一面复合界面的剪切强度比第二面复合界面的差,还是双面复合板,其界面结面强度均由起爆端的末端逐渐降低,结合界面的脱碳层对复合的耐蚀性能无明显影响。     

电子封装用Cu/Mo/Cu复合材料的工艺研究

研究了浸涂助复剂(铝基合金)和室温轧制工艺对Cu/Mo/Cu复合界面结合强度的影响,简述了Cu/Mo/Cu复合板室温轧制成形工艺过程,详细分析了表面和界面清理、初道次轧制临界变形率及热处理工艺等因素对复合板结合强度的影响.实验结果得出,钼板浸涂Al-Mn-Zn-Sn合金助复剂后的热处理温度为800～850℃;初道次轧制变形率为45%最佳;复合轧制后合适的退火工艺为450℃,保温60 min.     

大规格铝合金-纯铝-钢爆炸复合板制备及性能研究

通过爆炸工艺制备出大规格船用铝合金-纯铝-钢(5083/1060/CCSB)爆炸焊接复合板,并对其结合质量、力学性能及界面形态进行了研究。结果表明,复合板的结合质量良好;铝/钢界面的剪切强度达到75 MPa以上,其它力学性能也均达到了CCS《材料与焊接规范》2012及《铝-铝-钢过渡接头标准》(Q/725—1100—2001)的要求;界面形态的分析表明,铝/钢界面呈近似于直线状结合,铝/铝界面呈波状结合。     

0Cr13Ni5Mo/Q345C马氏体不锈钢复合板的焊接性

分析了 0Cr13Ni5Mo/Q345C马氏体不锈钢复合板的焊接性。通过抗裂性试验、复合板补焊及复合板对接焊、焊接工艺评定 ,提出了该复合板配套的焊接材料及可行的焊接工艺 ,按此工艺焊接的 0Cr13Ni5Mo/Q345C复合钢板接头的力学性能满足技术指标的要求。     

铝合金-钢爆炸焊接装药量与界面性能的关系(英文)

通过设计不同的爆炸焊接工艺参数爆炸复合了铝合金-钢爆炸复合板,并对复合板的界面性能进行了显微分析和力学性能测试,探讨了爆炸焊接装药量对复合板界面性能的影响。结果表明:在铝合金-钢复合板的的结合界面产生了一层金属间化合物并且在化合物中产生了许多微裂纹。随着装药量的增加,界面化合物的厚度略有增加,其上微裂纹的的数量也有所增加。复合界面的剪切强度随着装药量的增加而有所降低。界面化合物对复合板强度产生不利影响,铝合金-钢爆炸焊接时应尽量采用小药量。     

等离子喷涂WC-12Co涂层的组织与性能

为了提高WC-12Co涂层的喷涂质量,采用大气等离子喷涂(APS)方法在Q235钢基体上制备WC-12Co复合涂层,探讨了不同工艺参数下涂层的组织与性能,用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)研究涂层形貌和微观组织及涂层成分演变规律,采用显微硬度计测试涂层显微硬度。结果表明:涂层主要由WC和W2C以及少量的Co3W3C和Co6W6C相组成;涂层主要以机械结合方式为主,厚度大约在300μm,粘结层厚度约为60μm。该试验最优工艺参数为电流300 A,送粉率50 g/min,喷涂距离110 mm;优化后涂层硬度为1 169HV0.5 N,孔隙率为3.6%。     

不锈钢/铝合金异种金属激光-MIG熔钎焊工艺研究

分别采用激光-MIG复合焊和单MIG焊,实现了2mm厚的304不锈钢和6061铝合金对接接头的熔钎焊,对比了不同焊接热源对接头显微组织、界面层化合物及力学性能的影响。结果表明,采用激光-MIG复合焊可以获得性能良好的不锈钢-铝对接接头。激光-MIG复合焊接头的界面层化合物为FeAl_2和Fe_4Al_(13),厚度约为5μm;而单MIG焊接头的界面层化合物厚度约为3μm,主要为Fe_4Al_(13)。激光-MIG复合焊接头的抗拉强度为105MPa,比单MIG焊接头提高了10.8MPa,达到铝合金母材的33.9%。接头试样拉伸断裂均起裂于钎焊界面处,并向余高处扩展,且由脆性断裂转变为韧性断裂。     

316L-Q345R不锈钢复合板性能评价

从微观组织和显微硬度两方面对真空热轧316L-Q345R不锈钢复合板试样性能进行评价。采用电子显微和能谱分析技术,对试样进行微观组织特征观察和成分含量测定,研究相结构及成分变化规律。通过硬度测试仪对复合板界面附近硬度进行测量,研究微观组织与硬度关系。结果表明:热轧后复合板Q345R侧显微组织以铁素体和珠光体为主,316L侧显微组织为单一奥氏体,一部分晶粒呈孪晶状态,Q345R低合金钢和316L不锈钢经过热轧可良好复合,复合界面平直;界面两侧元素存在扩散现象,不锈钢中Cr,Ni元素向低合金钢侧扩散,在界面形成富Cr,Ni薄层,低合金钢中C向不锈钢侧产生少量迁移;在复合界面处的硬度值较大,低合金钢侧远离界面位置复合板硬度与Q345R本身硬度值接近,而从界面到不锈钢侧硬度呈现先下降后上升至稳定的趋势。     

不同压缩比2205双相不锈钢轧制复合板组织及性能对比研究

研究了不同压缩比2205双相不锈钢轧制复合板界面和复层的组织和性能。结果表明,压缩比为4和6的复合板复层均由奥氏体和铁素体组成,奥氏体和铁素体相界呈锯齿状;基层和复层界面处碳钢侧为单一铁素体,不锈钢侧可见一条不连续黑色条带;相比压缩比为4的复合板,压缩比为6的复合板复层铁素体含量更高,奥氏体γ相尺寸更小更长,耐腐蚀性更好,但强度无明显差异;基层和复层界面更平整,结合力更低。      

Selective laser melting (SLM) of CX stainless steel: Theoretical calculation,process optimization and strengthening mechanism

In the present work,selective laser melting (SLM) technology was utilized for manufacturing CX stainless steel samples under a series of laser parameters.The effect of laser linear energy density on the microstructure characteristics,phase distribution,crystallographic orientation and mechanical properties of these CX stainless steel samples were investigated theoretically and experimentally via scanning electron microscope (SEM),X-ray diffraction (XRD),electron backscatter diffraction (EBSD) and transmission electron microscope (TEM).Based on the systematic study,the SLM CX stainless steel sample with best surface roughness (Ra =4.05 ± 1.8 μm) and relative density (Rd =99.72 ％±0.22 ％) under the optimal linear density (η=245 J/m) can be obtained.SLM CX stainless steel was primarily constituted by a large number of fine martensite (α'phase) structures (i.e.,cell structures,cellular dendrites and blocky grains) and a small quantity of austenite (γ phase) structures.The preferred crystallographic orientation (i.e.,<111 > direction) can be determined in the XZ plane of the SLM CX sample.Furthermore,under the optimal linear energy density,the good combinations with the highest ultimate tensile strength (UTS =1068.0 ％±5.9 ％) and the best total elongation (TE =15.70 ％±0.26 ％) of the SLM CX sample can be attained.Dislocation strengthening dominates the strengthening mechanism of the SLM CX sample in as-built state.     

不锈钢/钢复合管水压爆炸焊接制造的数值模拟

为研究水压爆炸焊接法制造不锈钢/钢复合管的焊接效果及炸药与复合管之间水层厚度对焊接的影响,对传统内爆法制备双金属复合管的工艺安装进行了优化,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了不锈钢/钢复合管水压爆炸焊接制造的二维有限元模型,对其焊接过程及变形情况进行了数值模拟研究.在模拟过程中得到复管与基管碰撞结合面节点的速度曲线和结合界面的压力曲线.结果表明:炸药与复管之间水层厚为1.5 cm时,模拟焊接过程中得到复管的最大飞行速度约453 m/s,基复管结合界面的压力约9.46 GPa,均满足爆炸焊接窗口理论计算值的下限要求,可以实现焊接;复管的最大飞行速度随水层厚度增加而减小,复管与基管有效焊接时间随水层厚度增加而增加;炸药与复管之间增加水层能有效地防止基、复管的大变形.水压爆炸焊接法为薄厚度、变形差等特殊材质双金属管的制造提供了一个重要的借鉴与参考.     

TA2/3A21/AZ31B复合板界面表征及力学性能研究

通过爆炸焊接法制备TA2/3A21/AZ31B三层复合板,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和万能试验机对复合材料的界面、金相组织和力学性能进行测试与分析。实验结果表明:通过一次爆炸焊接制备的TA2/3A21/AZ31B复合材料,其抗拉强度约为303 MPa,屈服强度约为233 MPa,断后伸长率约为9.7%;在钛/铝界面与铝/镁界面均形成爆炸焊接特有的波状结构,界面处分别形成了厚度约5 μm的Ti-Al扩散层和30 μm的Al-Mg扩散层,其剪切强度分别为132.6 MPa和116.3 MPa。与TA2/AZ31B复合材料相比较,该复合材料的力学性能有较大提升。      

基于多功能加工平台的微细电解加工

电解加工在加工过程中因难以控制加工形状而很少应用在微细加工领域,为了对微细电解加工可行性进行探索,设计了多功能微细加工平台,利用多功能微细加工平台可为微细电解加工在线制作电极,采用低加工电压、低浓度的钝化电解液、高频窄脉冲电源和高速旋转的微细电极,进行了微细电解加工实验,取得了很好的工艺效果,加工间隙是影响加工精度的关键因素,设计了一个加工间隙控制伺服系统,以保证微小的加工间隙,在厚为100μm的不锈钢薄片上用微细电解打孔加工出直径为65μm的微小孔,利用微细电解加工时电极无损耗,提出采用简单圆柱微细电极进行微细电解铣削,加工出较高精度的微结构,取得了较好的工艺效果,从而验证了该微细电解加工装置的微细加工能力和方法的可行性。     

基于机电阻抗技术的不锈钢板均匀腐蚀监测方法研究

不锈钢板厚度减薄是造成不锈钢板完整性和适用性退化的主要原因之一。不锈钢板的均匀腐蚀会导致不锈钢板厚度均匀减薄,质量减小。因此,对不锈钢板均匀腐蚀进行有效监测具有十分重要的意义。然而,目前对不锈钢板均匀腐蚀的有效监测充满困难和挑战。提出了一种基于机电阻抗技术的不锈钢板均匀腐蚀监测方法。通过推导在单个表面粘贴的压电传感器激励下的简支薄不锈钢板的等效机械导纳,提出了将导纳曲线中弯曲振动模态的共振频率的变化(-Δf)作为评价不锈钢板均匀腐蚀损伤的敏感指标,使用-Δf与真实腐蚀程度之间的定量关系量化和预测不锈钢板的均匀腐蚀程度。通过实验证明了所提方法的有效性和可靠性。