6061铝合金真空轧制复合工艺研究

对6061铝合金进行了真空轧制复合及热处理实验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针微量分析仪和电子万能试验机研究了轧制压下率对铝合金复合板连接界面处显微组织和力学性能的影响。结果表明,颗粒状Mg2Si相沿热轧态连接界面间断性析出,并在后续热处理过程中发生回溶。60%压下率的时效态界面存在富含Mg、O的未愈合缺陷,相应的固溶态和时效态拉伸断口均呈脆性断裂特征。80%压下率的连接界面表现出良好的愈合效果,并且时效态界面处Mg、O的富集被有效降低,热轧态、固溶态和时效态拉伸断口均呈韧性断裂特征,对应的抗拉强度分别为166、229、305MPa。

真空轧制不锈钢复合板的组织和性能

采用真空轧制法对6mm厚的奥氏体不锈钢板和50mm厚的碳钢板复合.在高真空、高温和大轧制力的共同作用下,界面实现了牢固的冶金结合并且最终得到了高质量的不锈钢复合板.研究发现界面无开裂和氧化层,仅在界面附近分布少量细小弥散的Si-Mn氧化物颗粒.通过能谱发现不锈钢侧的Cr和Ni向碳钢迁移,在界面形成一薄层富Cr,Ni层,导致复合层硬度升高;碳钢中的C向不锈钢侧迁移导致出现脱碳区,且该区硬度最低.界面的剪切强度达467MPa.

铌夹层对真空轧制复合Ti不锈钢板的显微组织及性能的影响

利用真空轧制复合技术900℃时制备TA2与304L不锈钢的复合钢板,分别研究直接复合及加入Nb夹层后复合界面的组织与性能,分析Nb夹层对复合板组织及性能的影响。结果表明:直接复合的Ti不锈钢复合板界面生成了Fe2Ti、Cr2Ti及NiTi2等多种金属间化合物,严重削弱界面的结合强度,界面的剪切强度仅为128 MPa,性能较差。加入Nb层后,Ti与不锈钢之间的互扩散被完全阻止,且Nb夹层与两侧金属均产生良好的结合;Nb、Ti界面未生成任何金属间化合物,Nb与不锈钢界面有FeNb金属间化合物生成;界面剪切强度获得大幅提升,达到338 MPa,性能优良。

真空轧制钛/钢复合板的组织与性能

钛/钢复合板兼具钢的良好力学性能及钛的优异耐腐蚀性,广泛应用于石油、化工、电力及海洋工程等领域。南钢采用真空轧制复合法制备的钛/钢复合板,不添加过渡层,其拉伸性能、弯曲性能及剪切强度等均满足标准要求,而且剪切强度平均在209 MPa左右,超过标准要求的140 MPa。钛/钢复合板的各项性能达到GB/T8547-2006标准R1类复合板的要求。

界面微观组织对真空轧制复合纯钛/低合金高强钢界面力学性能的影响

在850、900和950℃不同轧制温度、1×10-2Pa的高焊接真空度以及90%的总轧制压下率条件下,用真空轧制复合技术制备无中间层的纯钛/钢/纯钛三层复合板,研究了界面微观组织结构对界面结合性能的影响。结果表明,在850℃轧制温度下,复合界面层由0.5μm厚的连续TiC薄层组成;在900和950℃轧制温度下,界面层由连续的TiC薄层和β-Ti相组成,且随着轧制温度的提高界面层厚度逐渐增加。在不同轧制温度下在钢中靠近界面处均发现了铁素体带,且随着轧制温度的提高铁素体带的宽度明显增大。在900℃轧制温度下得到了最高的界面剪切强度337 MPa,且剪切断裂发生在TiC层和钢的界面上,复合板弯曲到180°复合界面没有宏观和微观开裂,显示了优异的界面结合性能。

真空轧制825合金/X65钢复合板的组织性能

针对油气输送领域对耐H_2S腐蚀油气复合管线的需求,采用真空轧制复合技术成功制备出825镍基合金/X65高强管线钢复合板。真空轧制复合技术是基于真空电子束焊接和热轧复合所开发出的一种新型复合技术,在高真空、高温和强塑性变形条件下,复合界面实现优异的冶金结合。采用X65/825合金/825合金/X65的4层对称复合轧制模式,并对复合界面的微观组织和力学性能特征进行分析。研究表明,复合界面连续平直,无孔洞和裂纹等缺陷,镍、铬和铁元素在界面两侧发生明显的扩散,另外复合界面生成一条连续的厚度约为1μm的TiC薄带,在结合界面离散分布少量的颗粒状Al_2O_3化合物。界面平均剪切强度为404 MPa,拉剪断裂在复合界面处。

轧制工艺对真空轧制复合钢板组织与性能的影响

在不同的总压下率下,对两块尺寸和成分状态相同的连铸坯进行真空轧制复合,以得到特厚复合钢板。分析了总压下率对复合板的界面组织和Z向力学性能的影响。结果表明,在总压下率10%下,复合板界面存在条状缺陷,利用原位观察法和能谱分析证实该缺陷由Al-Si-Mn氧化物和孔隙组成。当总压下率超过30%后,缺陷中孔隙消失,氧化物逐渐被细化,当总压下率达到70%,界面氧化物几乎消失。随着总压下率的增加,复合板的Z向抗拉强度和伸长率均显著增加。总压下率为10%时,复合板断裂在界面且为脆性断裂,伸长率很低;总压下率70%时,复合板断裂在母材且为韧性断裂,伸长率和Z向抗拉强度最高。

真空复合轧制自磨锐割刀与其结合界面组织性能研究

采用真空复合轧制工艺,将3种钢板(GCr15、Q420、IF)轧制成梯度复合材料,对其结合界面处的微观组织、成分及硬度分布、抗剪强度进行了检测,并对梯度材料自磨锐割刀进行了田间试验。结果表明,不同板层界面处材料间相互咬合形成较为紊乱的冶金结合方式,界面处元素相互扩散形成过渡区,组织缺陷较少。结合界面处的抗剪强度均超过了国标要求,且断裂方式为韧性断裂,不同界面间存在较为平缓的硬度梯度变化。梯度材料自磨锐割刀后刀面、刀尖及刃口材料为GCr15钢,硬度高、耐磨性好,前刀面的硬度呈梯度变化,磨损均匀,作业过程中可始终保持刀尖前凸,刃口曲率半径变化较小,能够长时间保持刃口的锋锐性与再生作物的低损伤切割。田间试验结果表明,相同作业条件下,梯度材料自磨锐割刀耐磨性是市售割刀的3倍以上。

真空复合轧制硬度梯度材料的显微组织及硬度分布

采用真空复合轧制工艺,将3种钢板（GCr15、Q420、IF）轧制成硬度梯度材料,并对其显微组织及硬度分布进行了研究分析。结果表明,硬度梯度材料不同板层的厚度均匀,无宏观缺陷,板层间的界面平直且呈冶金结合。板材轧制后的显微组织发生了显著变化,界面处晶粒细化,由界面到单层板中心,晶粒尺寸呈梯度增大变化趋势。不同板层结合界面处为再结晶显微组织,同时存在碳元素由高碳区域向低碳区域扩散迁移现象,硬度梯度材料的剖面硬度呈梯度均匀分布（300-100 HV）。

首道次轧制对复合钢板组织和性能的影响

利用真空轧制复合法在不同的首道次轧制压下率下对成分、状态、尺寸等相同的钢板进行了热轧复合,研究了5%,10%,15%三组不同首道次压下率真空轧制复合板的界面组织及Z向力学性能,分析了首道次压下率对复合性能的影响.实验结果表明:随着首道次压下率的增大,界面生成物尺寸逐渐变小,数量减少,形态由长条状逐渐过渡为弥散分布的细小颗粒状;在首道次压下率为15%时,复合板界面已非常洁净;复合板Z向抗拉强度、延伸率、断面收缩率及塑性都随首道次轧制压下率的增大而逐渐改善.

退火温度对钛钢轧制复合板组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、纳米显微力学探针,研究了不同退火温度对钛钢真空-轧制复合板组织性能的影响。结果表明:热处理过程中,钢侧组织发生回复、再结晶和晶粒长大的过程,碳元素向界面扩散,在界面附近形成铁素体区。热处理温度对钛钢轧制复合板的界面结合性能有显著影响,850℃时性能最好。850℃以下热处理时,在界面上面主要生成TiC;850℃以上热处理时,界面上形成大量的Ti-Fe金属间化合物(Fe2Ti/FeTi)及少量的TiC。Ti-Fe金属间化合物对界面结合性能起到决定性作用,显著降低结合性能。

真空热轧耐磨复合板的组织及性能研究

利用真空制坯热轧复合法成功制备耐磨复合板,其复合界面结合良好,没有明显的裂纹或未结合点,且在复合界面处形成两侧金属共有的再结晶晶粒,复合界面较为干净,仅在两侧金属共有的晶粒内部存在少量弥散分布的颗粒状细小Si-Mn氧化物。耐磨复合板复合界面的剪切强度大于380MPa,抗剪切性能良好,经过行热处理后,复合界面的剪切强度稍有提高,但对基层钢板的强度、塑性及韧性影响较大。热处理后复合板耐磨层表面布氏硬度达到400HB,满足国标对NM360要求。

碳扩散对非真空热轧不锈钢复合板结合性能的影响

采用非真空热轧方法制备304不锈钢/Q235碳钢复合板材,利用OM、SEM、EDS等研究了不同压下率和轧后冷却方式下复合界面夹杂物、界面组织及力学行为的演变,并分析了C扩散对复合板界面组织形成及结合强度的影响。结果表明,随着轧制压下率的增加,界面夹杂物由块状向线型、连续点状乃至弥散点状分布变化。当压下率较低(28%)时,复合板剪切断裂位于结合界面处,随着压下率增加至47%及以上,复合板断裂位置为脱碳铁素体区。另外,热轧复合板经水冷工艺处理后,由于冷却速率较快,要抑制碳钢侧C元素的扩散,避免复合界面处脱碳区域的形成,从而提高了复合界面的结合强度。

压力容器用钛-钢复合板的三种制造工艺

由于钛材优异的耐蚀性能以及钢材的低成本特性,钛-钢复合板被越来越多地应用于压力容器等领域。为了促进钛-钢复合板的标准化生产,通过对爆炸焊接、爆炸+轧制以及真空轧制这3种复合材料制备技术机理的综合分析,比较其制造工艺和技术参数,并进一步分析3种制造工艺的特点和适用范围,对3种制造工艺下的复合板各项性能进行测试,结果表明,爆炸焊接复合板适用于高压容器和超高压容器;爆炸+轧制复合板适用于中、高压容器;真空轧制复合板适用于低压容器。

组坯方式及轧制工艺对钛/钢复合板组织和性能的影响

采用真空轧制复合技术制备钛/钢复合板,研究不同组坯方式下轧制压下率和轧制温度对界面微观组织和剪切性能的影响。结果表明:间隙组坯和接触组坯下的界面剪切强度均随压下率增加而增加,且接触组坯下的强度较高。较低压下率时,间隙组坯方式下形成较多TiC,抑制了Fe元素向钛侧扩散,导致形成较少β-Ti。轧制压下率的增加促进了界面元素扩散及界面化合物的均匀性,减少了应力集中,延缓了裂纹扩展。随着轧制温度的升高,钛/钢界面剪切强度显著降低,压下率为80%时,850℃下平均剪切强度达207 MPa,其界面因钛基体塑性变形发生偏转,导致裂纹向钛基体扩展而产生断裂;900℃时,界面剪切强度最低为160 MPa,脆性化合物多样性导致界面在剪切力作用下呈脆性断裂。

7050铝合金复合板界面处微观组织和力学性能

采用基于搅拌摩擦焊(FSW)的真空轧制复合(VRC)技术在不同真空条件下对7050铝合金进行了热轧复合及固溶时效(T74)处理。结果表明:随着真空度的增加,热轧态及时效态界面结合性能均逐渐增加。常压制坯条件下,界面由于过度氧化而形成未愈合缺陷,经固溶及时效处理后发生开裂,剪切强度仅41 MPa。在100Pa下,尽管局部界面发生冶金结合,但仍存在尺寸约为2μm的缺陷。在0.01Pa下,由于避免了过度氧化,界面晶界迁移的阻碍显著降低,促进了不连续动态再结晶(DDRX),使界面形成了良好的冶金结合,其热轧态和时效态复合板的剪切强度分别为151MPa和262MPa,均达到基体水平,相应的剪切断口出现大量韧窝。因此,VRC技术为解决铝合金超厚板的宏观偏析、组织不均匀等问题提供了新的思路和依据。

碳钢屑密度对不锈钢/碳钢屑复合板性能的影响

利用室温压制、三道次真空热轧(压下率分别设置成40%、40%、50%)的方法制备了不锈钢/碳钢屑复合板,研究了室温下压制力和碳钢屑密度的关系,分析了碳钢屑轧制前相对密度分别为50%、60%、70%、80%的复合板力学性能以及微观组织。研究结果表明:碳钢屑轧制前相对密度为50%的复合板界面生成了脆性夹杂物而阻碍Cr元素的扩散,复合板未产生冶金结合,结合强度低于国家标准;其他相对密度情况下夹杂物被碾碎,复合板达到要求,并且碳钢屑的相对密度越大,碳钢屑层的脱碳层越厚,复合板冶金结合的效果越好,相对密度70%以上的复合板结合界面没有明显的夹杂物。相对密度70%的复合板抗拉强度最大,达589.97 MPa;相对密度为80%的复合板延伸率最佳,达56.51%。

金属纤维毡辊压焊研究

研究了铁铬铝金属纤维毡真空辊压焊工艺。通过采用真空辊压焊方法制备出了铁铬铝金属纤维毡,并讨论了真空和大气环境下工艺参数对辊压焊金属纤维毡的影响。依据试验结果,当金属纤维毡丝径为12μm,单重为400g/m2,真空辊压焊工艺参数为:加热温度800℃,保温10min,辊压焊毡厚度为(0.16±0.02)mm时,纤维毡表面质量较好,强度高,过滤性能接近烧结金属纤维毡。

表面处理方式对钛/钢复合板界面结合性能的影响

采用真空制坯轧制复合法,在相同的加热温度、轧制道次和压下量等工艺条件下,分别对钢丝刷打磨、酸洗和带水砂带机打磨的表面处理方式,研究了3组钛/钢复合板的界面组织和力学性能.分析了表面处理方式对界面结合性能的影响.结果表明:带水砂带机表面处理方式下的钛/钢复合界面生成连续均匀的Ti C层,剪切断口呈韧窝状,界面剪切强度稳定,平均强度达到242. 6 MPa.其他两种表面处理方式下的钛/钢复合板界面生成断续的Ti C层,其剪切强度均未满足国家标准.

非真空复合轧制的实验工艺研究

为研究非真空环境下复合轧制的实验工艺,对某种低碳微合金钢组坯在氩气环境下焊接后进行复合轧制,对轧后复合板界面结合处进行组织以及力学性能检测。非真空轧制板材具有少量的缺陷并集中于板材末端;界面结合处未发现原始痕迹,且无由于氧化而产生的孤立状非结合部位;结合度实验未发现肉眼可见的剥离裂纹;界面结合强度实验表明界面结合强度随累计压下率的增加而增加;对拉剪位置断裂的断口分析可知,在压下率较低时界面结合处保持原有试样形貌,且断口处未发现夹杂物。实验结果表明非真空复合轧制实验工艺板材力学性能良好。