退火态CFR镁/铝复合板界面形貌与力学性能研究

通过对波-平轧制镁/铝复合板进行退火处理,研究了退火温度和退火时间对镁/铝复合板界面微观组织和力学性能的影响规律。结果表明, 200℃/30 min退火平直镁/铝复合板新结合界面生成薄的Mg_(17)Al_(12)相扩散层,这可以促进界面冶金结合,提升界面结合强度。当250℃/30 min退火时,新结合界面迅速扩展,进一步形成由Mg_(17)Al_(12)相和Mg_(2)Al_(3)相共同构成的IMCs层。当退火温度升高到300℃时,界面整体形成连续分布的IMCs层,退火温度越高或退火时间越长, IMCs层厚度越大。高温退火处理时,强塑性变形可以加速波谷位置界面原子间的扩散,导致同种化合物波谷位置的生长激活能小于波峰位置,从而造成波谷扩散层厚度大于波峰。退火态镁/铝复合板弯曲测试后,界面无分层、基体无脱落。随着退化温度的升高,平直镁/铝复合板高温拉伸抗拉强度下降,而断裂伸长率增加。

F-POSS透明疏水抗菌涂层的制备及其性能

以物理气相沉积的方式,将聚合的笼型半硅氧烷材料(F-POSS)和抗菌剂吡啶硫酮锌沉积到玻璃表面,利用FT-IR、SEM、UV-Vis对其组成、形貌、光学性能进行表征,并通过对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行细菌计数分析,对样品的抗菌能力进行了评估。结果表明,所制备的涂层表面平整具有基体玻璃90%的透明度与118°的水接触角。涂层拥有优良的耐磨、冲击能力,具有一定自修复能力,并且对酸碱、高温等苛刻条件表现出了极佳的稳定性。同时,对常见的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都能在24 h内达到超过98%的杀菌能力。

2205/X65爆炸焊复合板JCO成型过程协同变形行为研究

为了研究JCO成型工艺参数对2205/X65爆炸复合板结合界面附近应变协调性的影响,建立了2205/X65爆炸复合板三点弯曲过程的有限元模型,结合数字图像相关法对模型进行了验证。采用该模型进行仿真研究,结果表明,上模半径越小,界面附近的最大应变差越大,复合板JCO在成型过程中变形不协调区域的宽度越小;跨距越小,复合板在JCO成型过程中变形不协调区域的宽度越大,跨度变化对界面附近最大应变差没有显著影响;下压量增大时,界面附近变形不协调区域的宽度增大,但界面附近最大应变差的变化不显著;下模半径大小和复合板厚度比对加工变形协调性影响不显著。在实际生产中,建议选用较大上模半径和较大跨距,采用小下压量多次成型。

厚规格板材异步和蛇形轧制分析及研究综述

随着钢铁行业和工业技术的飞速发展,各种规格和不同种类的板材相继出现,蛇形轧制技术在其中起到了重要的作用,它是为解决厚规格板材异步轧制复合弯曲问题发展而来的一种新型轧制工艺。自2001年蛇形轧制出现以来,受到了国内外专家学者和各种钢厂的广泛关注。为了使读者对蛇形轧制技术及应用能够有更加全面的了解并深入认识到新型工艺的发展前景,文中首先介绍了异步轧制和蛇形轧制工艺技术,给出了蛇形轧制在应用领域的优势所在;然后从蛇形轧制的基本原理着手,将理论与实践有机结合,进而重点概述了蛇形轧制在应变、弯曲曲率、轧制力以及力学性能和组织性能机理分析三个方面的国内外研究现状;最后,总结分析了当前蛇形轧制技术在工业中的应用发展前景,为新一代热机械控制加工工艺的革新提供方向指导。

1Cr17Ni9Ti∕Q235复合板矫直过程数值模拟与压下参数分析

双金属复合板会受到材料间产生不同程度的热残余应力的影响,导致板型缺陷,需要进行矫直。为了研究不同压下倾角参数对复合板矫直效果的影响,文中采用数值模拟方法研究了在0.43°,0.33°和0.23°这3种不同压下倾角矫直方案下,1Cr17Ni9Ti∕Q235复合钢板矫直过程中各方向的应力极值情况,以及矫直后的复合板纵向残余应力分布、平直度及等效塑性应变情况。结果表明:在矫直过程中复合板的纵向应力极值最大且其差值也是最大;在压下倾角1,2,3矫直方案下,复合板的平直度值分别为0.19%,0.30%及0.23%;在3种不同压下倾角矫直方案下,对1Cr17Ni9Ti∕Q235复合钢板进行现场矫直试验,得到的复合板平直度结果与数值模拟结果几乎一致。在3种压下倾角矫直方案下1Cr17Ni9Ti∕Q235复合钢板等效塑性应变值分别为0.14,0.23及0.17。可见压下倾角的大小影响复合板矫直后的平直度,压下倾角方案1的复合板的矫直效果最好。

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。

原位生长CNTs对于铜基复合材料性能的影响

通过化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法成功制备了CNTs/Cu-Al_(2)O_(3)复合材料。采用内氧化法制备Cu-Al_(2)O_(3)粉末,利用CVD技术改善碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)在铜基体中的分散性和界面结合,提高复合材料的性能。在制备的铜基复合材料中,Al_(2)O_(3)和CNTs双增强相的加入能够提高复合材料的力学性能,且CNTs独特的纤维结构有助于阻止熔融铜脱离基体表面,保持液态熔池稳定,避免复合材料导电率降低。双增强相的添加提高了复合材料的耐磨性、抑制了腐蚀坑的形成。Al的质量分数为0.35%的CNTs/Cu-Al_(2)O_(3)复合材料能够保证导电率较高的情况下得到较高的维氏硬度与致密度。为制备高性能铜基电接触材料提供了新思路。

衬板叠轧Mg/Al复合板基体组织演变优化强塑性机制

Mg/Al复合板兼并了镁合金的轻质性及铝合金的可塑性、耐腐蚀等性能,显著增强了其综合性能,但制造周期长、工艺要求高等不足制约了异质复合板成形技术的快速发展。为此,本文提出一种衬板辅助叠轧成形新方法。研究结果表明:3ARB时Mg/Al复合板抗拉强度可达235 MPa,伸长率为14.7%,镁板中出现明显的韧窝,呈韧性断裂特征,综合性能为最佳。由于此时Mg板基面滑移与非基面滑移同时开动,促进了动态再结晶的生成,此时Mg板再结晶比例为77.21%。随着累积叠轧的进行,大角度晶界增加和晶粒细化明显,原始晶粒已经基本破碎细化成等轴晶,Mg、Al基体硬度波动逐渐减小,复合板内部结构逐渐趋于稳定。本研究可为高性能异质复合板成形制造提供了一种新思路。

难变形合金用轧辊感应加热温度控制策略及温辊轧制实验

针对轧辊电磁感应加热温度控制方法展开研究,开发了轧辊温度控制策略,调控轧辊辊面工作区温度。通过DEFORM模拟轧辊感应加热过程辨识轧辊感应加热数学模型参数,结合自适应模糊PID控制算法使用Simulink进行控制器的搭建与仿真,并进行轧辊静态局部感应加热温度调控实验验证。结果表明,辊面温度围绕目标温度值小幅振荡,温度控制过程无超调,预设温度550℃时最大误差小于25℃。最后与传统包套轧制工艺进行对比,分析温辊轧制Ti/Ti Al复合板的显微组织,结果表明温辊轧制工艺使Ti Al侧具有更细小的晶粒尺寸,界面区域宽度为75μm,通过轧辊加热和减小包套厚度使界面宽度减小25%。

Cr-C类石墨复合涂层制备表征及其在硬质合金铣刀上的应用

为了提高硬质合金铣刀的使用寿命,降低摩擦加工时的摩擦因数,本文结合Cr元素对涂层生长的促进作用与类石墨(GLC)涂层的优异性能,采用磁控溅射离子镀的方法,在硬质合金(YG8)上制备Cr-C类石墨复合涂层。通过拉曼光谱对复合涂层成分类石墨进行表征。利用扫描电镜观察涂层截面形貌,结合线扫描与面扫描结果对涂层元素成分分布进行表征。对复合涂层试样进行摩擦磨损试验,测定摩擦因数并计算磨损率,采用硬度测量仪测定复合涂层的硬度,使用自动划痕仪来评定复合涂层结合力。结果表明:Cr-C类石墨复合涂层具有典型的类石墨非晶碳结构特征,复合涂层整体厚度约为0.68μm;Cr元素主要分布在底层与过渡层,少量掺杂在工作层;C元素主要分布在工作层中,各层涂层内部没有裂纹、孔洞等缺陷,涂层的致密性较好。Cr-C类石墨复合涂层摩擦因数约为0.2,由磨痕形貌测得磨损体积为65.6651 mm^(3),磨损率为2.28×10^(-4) mm^(3)/(N·mm),复合涂层摩擦因数低,耐磨性好。复合涂层硬度可达824~986 HRV,与传统类石墨涂层相比,硬度提升28.22%~51.69%,复合涂层与基体之间的结合力为24 N,与同样应用于硬质合金铣刀的涂层相比,具有良好的结合性能。本文研究可为Cr-C类石墨复合涂层在硬质合金铣刀中的应用提供依据。

轧制变形量对Al/AZ31/Al复合板组织和界面结合性能的影响

用两块1060纯铝轧制板夹持固溶态AZ31镁合金板组成“三明治”结构,在400 r·min^(−1)轧辊转速、400℃轧制温度下进行轧制制备Al/AZ31/Al复合板,研究了轧制变形量(30%,45%,60%,80%)对复合板组织及界面结合性能的影响。结果表明:当轧制变形量为30%时,镁合金板与一侧铝板尚未复合,镁合金晶粒粗大,并存在大量孪晶;当轧制变形量为45%时,镁合金板与两侧铝板结合紧密,镁合金发生了动态再结晶,晶粒细化;当轧制变形量为60%和80%时,镁合金晶粒进一步细化,但界面处铝板出现开裂。随着轧制变形量由45%增加到80%,界面结合力降低。当轧制变形量为45%时,拉伸力达到峰值后趋于稳定,复合板各部位界面均结合良好;当轧制变形量为60%时,拉伸力达到峰值后先降低再趋于稳定,各部位界面结合力差异较大;当轧制变形量为80%时,拉伸力呈分阶段上升的趋势,各部位界面结合力的差异更大。复合板获得较优的组织和界面结合性能的轧制变形量为45%。

双层金属板材同速异径蛇形轧制复合变形研究

采用ANSYS Multiphysics/LS-DYNA软件对Q345碳钢/NM400耐磨钢复合板轧制复合过程进行了有限元模拟,并开展蛇形轧制实验,验证了所建立有限元模型的准确性。总结了轧辊直径、错位量、摩擦条件和压下量对复合板变形行为的影响,结果表明,其他工艺参数不变条件下,初始辊径和摩擦条件对复合板平直度的影响较大,初始辊径越大和摩擦系数越小,复合板越平直;错位量和压下量对复合板结合面处等效塑性应变的影响较大,错位量适当增大,压下量越大,复合板结合面处变形更充分;轧辊直径对复合板厚度比影响较大,轧辊直径越大,复合板层厚比越大。其中蛇形轧制错位量的调整可同时实现对板材厚度比、等效塑性应变和弯曲曲率的正向调控,证明了可以通过调整蛇形轧制的错位量获得形性兼优的金属复合板。

2205/Q420/2205蛇形轧制复合变形规律研究

为研究三层不锈钢复合板在不同工艺参数下轧制复合的变形规律,采用ANSYS有限元软件模拟了2205/Q420/2205三层复合板轧制复合过程,研究了同步轧制、同速异径轧制和同速异径蛇形轧制三种不同工艺下,复合板结合界面等效塑性应变和弯曲曲率的变化规律,分析了不同压下率、初始厚度比和错位量对轧后板形的影响规律,并进行了轧制复合实验。研究结果表明,蛇形轧制通过调整错位量,能有效提高轧后板材界面结合强度并降低轧后弯曲。轧后弯曲曲率随着压下率的增大呈现出先减小后增大的趋势。等效塑性应变随着错位量的增加先增大后减小,轧后弯曲曲率随着错位量的增加逐渐降低,这表明通过适当调整错位量可以使轧后板材同时达到优良的结合强度和平直度。

非对称轧制及冷却对中厚板板形及应变的影响

基于非对称轧制与差温轧制在提高厚板心部变形程度的优势,在蛇形轧制的基础上研究了差温轧制对厚板心部变形程度和轧后弯曲的影响规律。采用有限元软件,模拟不同工艺参数下的中厚板蛇形轧制过程,研究不同错位量、异速比对心部变形及轧后弯曲的影响规律。根据轧后板材弯曲情况,设定轧后冷却策略,模拟非对称冷却抑制弯曲的影响规律。开展差温轧制模拟及实验,观察轧后板材心部变形情况,研究轧板组织性能变化。结果表明:蛇形轧制及非对称冷却均能够有效改善板形,如当初始厚度为60 mm、异速比为1.02、错位量为30 mm时,对轧后板材进行非对称冷却后,得到的板材最为平直。相对于均温轧制,差温轧制后板形心部变形程度提高,板材力学性能提升。以上研究为实际工业生产提供理论和技术参考。

电辅助不锈钢/碳钢异步轧制剪切变形规律研究

双金属异步轧制复合过程中,变形区存在的剪切变形是增强复合板结合质量的关键因素。采用有限元法模拟不锈钢/碳钢轧制复合过程,研究轧制过程中复合面应变各组成部分随时间变化历程,并以增强复合面剪切变形为目标,提出电辅助轧制技术与异步轧制工艺相结合,设计正交实验探究电辅助异步轧制过程中初始厚度比、压下率、电流密度、异速比对复合面总剪切应变的影响权重。结果表明,异步轧制明显增强了复合面中性点附近的剪切变形,电辅助异步轧制下增大压下率、减小初始厚度比能显著增加复合面总剪切应变,增大电流密度、降低异速比的影响次之。

铜铝双金属复合管二辊纵轧成形工艺研究

铜铝复合管主要应用于冰箱、空调冷热交换器等的连接管件,其机械性能优良、可加工性好、经济性强,同时纵轧管作为一种高效的管材成形方法,适用于铜铝复合管的轧制成形。本次对轧制变形、孔型系统、轧制力、伸长率等进行理论研究和有限元模拟复合管连轧成形分析,并结合实验进行验证,实验结果表明复合管内外壁均光滑无缺陷,机械结合力为2.92 MPa,实现有效复合。轧制力的理论值与实测值、理论值与仿真值的平均误差分别为16.44%、15.33%;铜层、铝层、总壁厚的仿真值和实测值的平均误差分别为2.36%、1.62%、2.07%;伸长率的理论值与实测值、理论值与仿真值的平均误差分别为7.94%、5.11%,均在合理范围内。该结果验证了铜铝双金属复合管轧制成形工艺的理论研究和仿真分析的准确性和可靠性。

不同铝合金对Al/Mg/Al层状复合材料腐蚀行为的影响

将镁合金与铝合金经过热轧制成Al/Mg/Al层状复合材料,结合析氢试验、电化学试验和电偶试验,对1060/AZ31/1060、5052/AZ31/5052和6061/AZ31/6061在3.5%(质量分数)NaCl溶液中腐蚀行为进行研究,通过分析其腐蚀形貌、腐蚀产物、析氢速率、动电位极化曲线和交流阻抗谱,探究Al/Mg/Al层状复合材料的腐蚀机理。结果表明:Al/Mg/Al层状复合材料的表面腐蚀行为与铝合金的腐蚀行为相似,其相对于原始镁合金的腐蚀电流密度降低了两个数量级;Al/Mg/Al层状复合材料截面腐蚀产物呈颗粒状密集分布在镁一侧,腐蚀行为主要受电偶效应的影响,镁-铝电偶对电偶电流可达10^(-3)A·cm^(-2)数量级;对应的三种镁-铝电偶对电偶电流密度和电偶电位与混合电位理论拟合值相差不大;三种Al/Mg/Al层状复合材料中5052/AZ31/5052的整体耐蚀性最好。

伪装遮障材料耐老化性能与机理分析

目的 研究伪装遮障材料在实用期的老化机理,获悉伪装遮障材料失效的主要环境因素。方法 通过分析伪装遮障材料在自然环境和实验室单因素环境中的性能变化,得出影响伪装遮障材料老化失效的主要因素。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱仪表征材料的微观形貌、化学结构和化学成分变化,解释伪装遮障材料的老化机理。结果 获得了在不同自然环境、实验室单因素环境下,伪装遮障材料颜色外观和力学性能的变化规律,得到了伪装遮障材料在老化过程中发生的微观形貌、化学结构和化学成分变化。结论 伪装遮障材料在西双版纳自然环境下的老化程度最大,在济南自然环境下的老化程度最小。光照是导致伪装遮障材料颜色外观及力学性能降低的主要因素。老化过程中,主要是材料表面的聚氨酯发生老化、脱落,导致材料的力学性能下降。伪装遮障材料破坏时,纤维有2种失效形式,一种是纤维脱黏、直接断裂;另一种是纤维脱黏,拔出,或者拔出过程中断裂。

矿用新型1061Al/DP980铝钢冶金复合板弯曲成型回弹分析

结合铝合金和钢材的优势,利用冶金结合手段制备矿用新型1061Al/DP980铝钢复合板,并将其作为测试对象,深入探讨了渐进成型阶段各项工艺参数下的回弹缺陷特点。研究结果表明:当单层下压量从2 mm降低到1 mm以及成型深度为15 mm条件下,回弹量降低20%;随着成型角由30°提高到60°,引起回弹量大幅降低;随着成型角降低,引起制件结构出现一定程度的弯曲回弹;将工具头外形从10 mm提高到20 mm后,形成了更大的回弹量。该研究有助于提高铝钢冶金复合板的力学性能,为后续的组织强化奠定一定的理论支撑。

SUS430/Q355/SUS430不锈钢-碳钢复合板非真空试制开发

利用松下YC-400TX电焊机、Φ450 mm热轧实验机组等设备试制开发SUS430/Q355/SUS430不锈钢-碳钢非真空复合钢板,并对其进行了宏观低倍、微观金相组织、复合处元素扩散以及力学性能等检测分析。结果表明:SUS430/Q355/SUS430非真空热轧复合钢板结合强度好,生产工艺合理,并对试制过程易出现的问题提出了改进措施。