铜/钢爆炸焊接复合界面的显微组织及晶粒结构演化机理

采用光滑粒子仿真、先进表征和理论分析相结合的方法,对铜/钢复合材料爆炸焊接过程中的界面瞬态行为进行深入研究,并详细阐述其显微组织演化机制。根据仿真数据重构波形完整的演化过程,并揭示各种界面特征的形成机制。多尺度EBSD分析表明,界面附近区域呈多样性的晶粒结构,其演化机制主要受塑性流动、动态再结晶和凝固形核三个过程的控制。最后,通过纳米压痕实验建立晶粒结构与力学性能之间的关系。

爆炸焊接铜/钢复合管界面组织表征与性能研究

为了研究应用于压力容器的管道或承压部件的铜/钢双金属复合管材料中晶粒存在形式和力学性能之间的关系,通过爆炸焊技术获得了T2铜/316L不锈钢复合管,并对其界面形貌与微观组织进行分析。结果表明,T2铜/316L不锈钢复合管结合界面处呈现平直界面和周期性波状界面,波形结合区域的平均波长203μm、波高58μm。复合管结合界面两侧的元素发生互扩散,扩散层厚度为1μm。界面处Fe侧晶粒尺寸较小,随着结合界面距离的增加晶粒尺寸逐渐变大。通过纳米压痕试验发现,波峰处界面的纳米压痕结果达到了3.16 GPa,波谷处的纳米压痕结果达到了2.44 GPa,同时波峰处界面附近区域的纳米压痕结果均高于波谷处,Fe侧纳米压痕结果均高于Cu侧。纳米压痕试验获得的力学性能分布规律和微观组织的分布规律相一致。

变形量对铜/钢固-液复合双金属材料结合界面影响研究

采用固液浇注复合的方式制备铜/钢双金属复合材料,通过Gleeble-3800热力模拟试验机研究变形量对铜/钢固-液复合材料结合界面的影响。结果表明,Fe、Cu元素在界面过渡层连续分布,随变形量增大,铜侧及钢侧晶粒尺寸均逐渐减小,硬度逐渐增大,过渡层距离逐渐增大,Fe、Cu元素扩散程度提高;在40%变形量下,材料各侧晶粒得到显著细化,硬度最高,扩散距离可达17μm。铜/钢固-液复合双金属材料界面过渡层的形成是由液态铜浇注在固态钢表面过程中产生浸润和漫流,随后元素相互扩散共同实现。

铜/钢双金属板异步轧制复合机理研究

研究了铜 /钢双金属板异步轧制复合工艺对轧后界面形貌的影响 ,用电子探针分析了铜 /钢复合板界面结合区成分的变化。轧制变形程度和退火温度是控制界面形貌的主要因素 。

铜/钢爆炸复合材料在电火花加工中的应用

简述了爆炸复合技术的基本原理。从分析电火花加工对电极材料的特殊要求入手 ,针对紫铜材料自身的优缺点 ,论证了铜 /钢爆炸复合材料适宜用作电火花加工电极材料 ,相关的实验结果与理论分析相吻合 。

冷轧参数对铜/钢复合板结合情况的影响

使用材料分析软件JMatPro预测钢材料性能,建立材料本构模型,通过有限元软件ABAQUS对层状金属铜/钢复合板冷轧过程进行数值模拟分析,并通过理论公式计算轧制应力。计算结果与数值模拟结果误差较小。对铜/钢复合界面垂直应力分量以及最大塑性变形量进行分析,以判断是否完成复合。采取正交试验法,以轧制应力作为考量指标,以冷轧加工率、轧制速度、摩擦因子(上辊)和摩擦因子(下辊)为试验因素,获得层状金属铜/钢冷轧复合最佳工艺参数,结果表明,最佳工艺参数为冷轧加工率50%、轧制速度70 m·min^(-1)、上轧辊摩擦因子0.2、下轧辊摩擦因子0.15,此时轧制应力最小,约为715.2 MPa。

铜/钢爆炸复合板浸铝铸件的界面组织

采用扫描电镜技术观察和分析了爆炸复合铜 /钢板浸铝铸件的铝 /钢界面组织 ,用面扫描探明了界面组织中主要成份的分布 ,结合粉末样品的X射线谱确定了界面组织的相组成 ,用拉剪方法测得了界面的结合强度。结果表明 :爆覆在钢板上的铜全部溶入铝液中 ,界面上出现了Fe2 Al5与FeAl3 两层连续的中间化合物 ;同时界面附近还出现了FeAl3 颗粒相 ,这种颗粒相的形成可能和浸铝用钢板的爆炸焊接组织有关。界面的结合强度为 80 .5MPa。

退火工艺对冷轧铜/钢/铜复合板界面组织和力学性能的影响

采用冷轧复合法成功制备了铜/钢/铜复合钢板,利用OM、EPMA手段分析了铜/钢/铜复合板界面组织和合金元素扩散,研究了退火处理对铜/钢/铜复合板界面组织和力学性能的影响.试验结果表明,碳钢中铁原子与铜中铜原子发生互扩散现象,生成Fe-Cu固溶扩散层.随着退火温度的升高和保温时间的增加,扩散层厚度都会变大.随着退火温度的升高,碳钢中铁素体晶粒明显长大,基体软化,屈服强度和抗拉强度降低.退火温度为600℃时,随着保温时间增加,强度没有明显变化.

退火温度对爆炸焊铜/钢复合板界面与组织的影响

通过爆炸焊接法生产铜/钢复合板,并对该复合板进行不同温度的退火处理,以研究不同温度对复合板界面与组织的影响。结果表明：爆炸焊生产的铜/钢复合板界面几乎没有化合物;当退火温度低于700℃时,铜与钢的晶粒都较细小,且结合界面无化合物产生,但当温度高于750℃后,铜的晶粒急剧长大,且产生一定厚度的化合物,对性能是不利的,所以700℃左右为铜/钢复合板合适的退火温度;结合界面显微硬度最大,离界面距离增加,硬度降低;退火处理后的硬度明显降低,且退火温度越高,硬度降低越多。

搅拌摩擦加工法制备铜/钢复合板工艺探索

探索了用搅拌摩擦加工法制备铜/钢复合板,并对复合板界面区域进行了微观形貌分析和硬度测试。结果表明,随搅拌针插入量的增大,复合板界面区域铜与钢的混合程度增大,搅拌针的磨损程度也增大,搅拌针最佳插入量为0.5 mm;在铜/钢复合板的界面上,铜、钢两种成分相互扩散,可得到铜钢固溶体,其硬度最大可达288 HV,约为钢母材的1.9倍。

铜/钢/铜冷轧复合薄带弯曲性能实验研究

以Q345钢带为基材,T3纯铜为覆材,通过冷轧复合—中间退火—冷轧减薄—轧后退火的工艺路线,制备出铜/钢/铜复合薄带.通过反复弯曲实验研究复合带厚度和退火温度对复合带弯曲性能的影响.实验发现:复合带的弯曲性能主要依赖于冷轧复合中的机械作用以及退火过程中的扩散作用.冷轧复合带随着厚度逐渐减薄,弯曲性能近似线性增强.退火工艺能大幅度提高复合带的弯曲性能,退火温度与弯曲性能基本呈指数关系变化.

铜/钢复合板焊接工艺

通过对铜 /钢复合板接头焊接性的分析 ,制定了适于铜 /钢复合板的焊接工艺。在试件焊接性试验和多次接头返修试验后 ,试件经无损检验及力学性能试验 。

激光熔覆工艺参数对铜/钢双金属复合材料组织的影响

铁路道岔部件的Q235钢制滑床板在服役时需要人工涂油减摩,造成极大的人力物力浪费。采用具有自润滑性能的铜基材料与钢铁材料复合,制备铜/钢双金属复合材料,可以实现减摩耐磨耐蚀功能,作为滑床板材料具有极大的应用前景。通过激光熔覆技术可以高效制备铜/钢双金属复合材料,而激光熔覆参数对材料性能具有重要的影响。研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层界面组织的影响,对不同的激光功率、扫描速率参数进行了分析。研究结果表明,在粉胶比为1:1、预置粉末厚度为1 mm时,选择激光功率1000 W,激光扫描速率1000 mm/min时,熔覆层组织最佳,其表面组织为α-铜相与Fe 8 CuS弥散相,界面处组织为α-铜相、富铁相与Fe8CuS弥散相,界面冶金结合良好。

铜/钢复合材料及其制备工艺

本文介绍了铜/钢复合材料的几种主要的制备工艺及原理,总结分析了铜/钢复合材料的界面结合机理,展望了铜/钢复合材料的发展及应用前景。

铜/钢复合接头旁路热丝等离子弧增材特性分析

以旁路热丝等离子弧焊接方法为技术手段,选择304不锈钢和S201紫铜焊丝为增材材料,开展铜/钢复合接头电弧增材试验,研究增材顺序对异种金属增材成形的影响,对铜/钢复合接头的界面微观组织进行分析,并测试铜/钢复合接头的力学性能.结果表明,采用先铜后钢的增材顺序,可有效防止铜/钢增材时的熔池塌陷问题,获得成形良好的铜/钢增材接头;由于泛铁现象的存在,铜/钢界面处的硬度和力学性能显著提高,复合接头的抗拉强度为256.8 MPa,断裂发生在铜侧,其断面收缩率为52.8%,断后伸长率为15.68%,断裂形式为韧性断裂.

大面积铜/钢爆炸焊接复合板结合性能分析

通过力学性能、界面形态及能谱分析实验研究了大面积铜/钢(T2/Q235B)复合板。金相分析结果显示,铜/钢界面呈现典型的正弦波形状特征。SEM和EDX能谱分析结果表明,在爆炸焊接过程中,铜/钢界面在高温高压作用下,发生原子扩散。力学性能检验结果表明,铜/钢复合板剪切强度达到170 MPa以上,满足GB13238—1991《铜钢复合钢板》的要求。研究结果表明,大面积铜/钢复合板可满足后继的使用要求。

铜/钢爆炸焊接板浸铝铸件中铝/钢界面裂纹的形成与扩展

采用铜/钢爆炸复合板浸铝铸造的方法制取了铝/钢铸件。用扫描电子显微镜对复合铸件中铝/钢界面裂纹的形成以及这些裂纹在不同热处理制度下和拉剪测试时的扩展形为进行了分析。研究表明,浸铝铸造后的裂纹主要存在于波侧面的Fe2Al5层中,且大部分平行于波形界面。当试样经过300～600℃,30min退火空冷后,裂纹从波侧面扩展到波谷和波峰,同时在波形界面的块状FeAl3相中也出现平行于波形界面的裂纹。铝和钢的热膨胀系数有较大差异,而在界面导致残余热应力是造成界面裂纹产生和扩展的主要原因。由于铝、钢接触反应时的Kirkendall效应使Fe2Al5层中产生较多的微孔,同时也由于该中间层较厚,因此微裂纹往往在该层中产生和扩展。拉剪测试后的断口分析表明材料主要沿铝/钢波形界面失效。

T2铜/304不锈钢激光焊接接头组织及性能研究

针对铜/不锈钢异种材料激光焊接过程中的物理性能差异较大、冶金相容性较差等问题,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪,结合拉伸、硬度等试验研究了不同光束偏移量对焊接接头组织及性能的影响。结果表明:焊缝在金属蒸发作用力及马兰戈尼对流效应的共同影响下呈半沙漏状形貌;光束偏向铜侧时,焊缝由于液相分离导致富铁相弥散分布,造成焊缝成分和硬度分布不均匀,熔覆金属中铜的含量较多使得接头强度较低;光束偏向钢侧时焊缝组织为奥氏体和富铜相,焊接接头的强度较高,抗拉强度最高可达240 MPa,与铜母材相当;当光束偏移量为-0.4 mm时,可得到综合性能最优的焊接接头。