钢/铝复合板轧制复合界面结合强度的厚度尺寸效应研究

发布时间：2021-08-31 02:36

　　钢/铝复合板属于典型的层状金属复合材料,在舰船、化工、航空航天等领域有着广泛的应用前景,其厚度规格从0.1mm（如散热器翅片）到100mm（如舰船用高质量钢/铝复合接头）,尺寸跨越3个数量级。目前,中厚规格的钢/铝复合板主要依靠爆炸复合法进行制备,工艺较为成熟,但在应对恶劣天气、较薄覆层以及宽幅等极限规格方面尚存在一定局限性。轧制复合法具有连续、高效等优点,并已成功应用于不锈钢/碳钢复合板、钎焊用铝合金复合带材以及薄规格钢/铝、铜/铝等层状复合材料的工业制备,工艺和理论研究取得了长足进步。然而,在现有文献调研和钢/铝复合板的轧制实验研究中发现,组元厚度对轧制钢/铝复合板界面结合强度存在显著影响,即薄带轧制时更容易获得相对理想的界面结合强度,而随着厚度增加,界面强度弱化甚至无法焊合。为弄清变形区内两种组元金属的流动行为和界面应力状态,揭示组元厚度对钢/铝复合板轧制复合界面结合强度的影响规律,本文拟采用数值模拟与实验研究的方法,开展钢/铝复合板轧制界面结合强度的厚度尺寸效应研究,探讨改善厚规格钢/铝复合板界面质量的工艺途径,力争为中试生产提供理论依据。首先,在实验室开展了不同厚度的钢/铝复... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

钢/铝复合板的应用领域厚规格钢/铝复合板新的高效制备方法一直是研究的难点，目前其制备仍限于爆

第1章绪论-3-主要应用在船舶、化工、压力容器、轨道交通等行业。图1-2爆炸复合工艺及制备现场图爆炸复合具有以下优点[20]：（1）可制备的复合板组合广泛，受组元物理特性差异的影响较小；（2）结合界面呈波纹状结合，界面结合强度高；（3）爆炸复合法工艺简单，不需要特定的设备，可生产不同大小和规格的复合材料。爆炸复合法虽具有上述优点，由于爆炸复合自身特性的原因，也存在一定的缺点和局限性[21]：（1）爆炸复合过程中存在噪声、粉尘的污染；（2）受天气、场地等自然条件制约明显，生产效率低下；（3）爆炸复合后的复合材料还要进行校平、表面处理等后续处理后才可出厂；（4）过程不可控，复合板生产制备成本较高。爆炸复合法在复合材料制备的某些领域具有其独特的优势，但随着现代化加工制造的不断发展，绿色、环保、可控、智能、高效的生产方法更加符合人们的需求也更加具有发展前景。1.3.2扩散复合法扩散复合过程如图1-3所示，扩散复合是在真空或惰性气体保护的环境下对两个平整、光洁表面施加一定压力，并在一定的温度下，使接触面之间的原子发生相互扩散从而形成牢固的结合的一种复合方法[22]。影响扩散复合主要因素有温度、压力、时间、表面状态等，钢/铝扩散复合的温度范围一般在350～550℃。

燕山大学工程硕士学位论文-4-扩散复合法制备的复合板塑性变形小，无需进行后续热处理，产品尺寸精度高，但扩散复合对待复合的表面质量要求比较高，生产效率低，设备昂贵，焊接质量不稳定，且不利于连续化生产[23]。图1-3扩散复合过程示意图1.3.3轧制复合法轧制复合法是金属复合板带常用的复合方法，它是指将待复合的金属组元同时送入轧机辊缝中，在轧机强大的轧制作用下，金属表面由于进入塑性变形状态而发生破碎，新鲜的界面金属在待复合表面被挤出，新鲜的金属原子在轧制压力下相互接近，当两金属原子空间距离达到原子级后就会发生相互作用[24]。轧制复合具有绿色、经济、高效、可控等一系列优点已经成为复合板制备的优选方案。轧制复合又分为冷轧复合法、热轧复合法、异温轧制和异步轧制法。图1-4为轧制复合法工艺示意图。图1-4轧制复合法工艺示意图V组元1组元2轧辊复合板


本文编号：3374009