铝/钢复合管轧制开裂的原因分析

对影响铝/钢复合管冷轧开裂的因素进行了研究,从轧制的加工率、送进量及润滑剂三方面对复合管开裂的影响进行了分析。在润滑剂确定的情况下,导致轧制开裂的主要因素有两个:管材的相对壁厚越薄,越易开裂;管材的外径小于轧辊直径,管材容易开裂。选择合适的润滑剂和送进量,可以避免轧制开裂。

嵌入式铝/钢带材轧制复合铝层和钢层厚度的变化规律

采用冷轧复合法制备嵌入式铝/钢复合带材,研究了嵌入式铝/钢带材冷轧复合压下率、铝带初始厚度对轧制复合变形区内铝层和钢层厚度比变化的影响规律;采用切片法计算变形区内界面剪切应力分布,分析了铝层和钢层厚度比变化的原因。结果表明:在特定压下率(r_(con))条件下,从轧制入口到出口变形区铝层与钢层厚度比呈先减小后保持基本不变的变化趋势;当压下率r<r_(con)或r>r_(con)时,铝层和钢层厚度比(RA/S)呈先减小后增加的变化趋势;当初始铝带厚度由0.50 mm减小至0.10 mm时,r_(con)由45%减小至30%;随着压下率的增加,变形区界面剪切应力增大,该剪切应力使铝层与钢层之间发生相对滑动(r<r_(con))、无相对滑动(r=r_(con))和粘着流动(r>r_(con));仅当压下率r>r_(con)时,拉伸断口铝层与钢层不分层,复合带材具有良好的界面结合状态。

铝/钢爆炸复合板界面的韧化作用

研究双金属复合板韧化时 ,可利用纯铝作为界面层 ,以铝的力学性能数据分析界面的开裂 ,可得出定量分析结果。研究表明 ,垂直界面疲劳裂纹导致的分层开裂为低周疲劳。裂纹进入下一层材料 ,转向主应力面 ,是疲劳裂纹再萌生过程。低周疲劳裂纹扩展和转入下层时裂纹再萌生的能量即为对外韧化的贡献。

搅拌摩擦钎焊制备铝/钢防腐双金属复合板新技术

针对传统搅拌摩擦焊因针的磨损而难以适用钢材的不足,西安交大焊接研究所开发了一种摩擦钎焊专利技术,并用其成功地制备了铝/钢(Al/steel)防腐双金属复合板。该技术以摩擦热作为热源,采用无针柱状搅拌头,并预置合适钎料在大气环境下施焊。与传统搅拌摩擦焊的区别在于,用母材的快速熔解代替其塑性变形(特别是较硬的钢材);可避免钢材对针端的磨损;无匙孔。与传统炉中钎焊相比,免用钎剂与保护气体;加热/冷却速率快;可导入压力以挤出多余低强度、低熔点钎料,并使焊缝致密并强化;多途径有效抑制金属间化合物过度增厚。

A356浇覆温度对铝/钢复合板界面组织及力学性能的影响

先采用热浸镀铝?锌工艺对Q235钢板进行表面镀层处理,后将液态的A356铝合金定量浇覆于经预热的钢板表面,通过液固铸轧成功制备铝/钢复合板。运用光学显微镜(OM)、SEM观察界面结合与组织形貌,结合EDS、XRD分析界面物相成分,并测试微观硬度、室温拉伸和剪切强度。结果表明:随着浇覆温度的提高,复合板界面间隙消失,整体趋势上扩散层厚度逐渐增加。当浇覆温度为710℃及以上时,界面处会形成Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3相。在同一浇覆温度下,硬度整体趋势为在Q235和A356基体中保持稳定,而在从Q235侧距界面中心100μm至A356侧距界面中心100μm的范围内连续下降。抗拉强度和剪切强度都表现出先增加后减小的趋势,浇覆温度为710℃时,复合板的成形质量最佳,抗拉强度和剪切强度都为最大,分别为336.4 MPa和137.6 MPa。

铝/钢液固相复合轧制中工艺参数的研究

本文给出了钢 /铝液固相复合轧制中铝液凝固过程的二维数学模型及其近似解 ;利用等效比热法处理了凝固过程中的结晶潜热 ;给出了铝液初始温度、钢板预热温度和轧制速度等参数与复合板温度、凝固前沿的关系 ;

钛过渡层对铝/钢爆炸焊接影响的数值模拟

为研究过渡层(TA1纯钛)对于铝/钢复合板爆炸焊接的影响,以爆炸焊接理论为基础,在ANSYS/LS-DYNA软件中分别对1060Al/Q235与1060Al/TA1/Q235复合板爆炸焊接进行数值仿真,并对两组模型的位移变化、速度变化、压力变化以及界面波形进行对比分析。研究表明,在布药厚度为4.0 cm的条件下,添加TA1过渡层,能够有效地降低覆板碰撞压力与碰撞速度,使不易结合的金属1060Al与Q235变得容易结合,使基板与覆板更加平稳的结合,并且能够获得较好的爆炸焊接界面波形。

铝/钢复合板不同热处理温度结合界面显微结构与力学性能的关系

本文较全面的研究了铝/钢复合板结合界面显微结构在不同热处理温度的变化对界面力学性能的影响,在300℃、350℃、400℃、450℃、500℃五个温度下,进行了界面脆性化合物、成分扩散检测分析,及力学性能的对比,显示在较低温度下热处理金属化合物产生较少,从而找出了较合理的铝/钢复合板热处理工艺。

三层铝／铝／钢轧制复合变形行为及力学性能

采用"热轧+冷轧"复合制备4343/4A60两层Al/Al合金带,采用"冷轧+轧后退火"制备4343/4A60/08Al钢三层铝/铝/钢复合带材。利用金相、扫描、能谱观察分析组织变化及界面元素的扩散,采用拉伸实验和杯突实验测定复合带材的力学性能。结果表明,铝/铝包覆率与压下量无关,铝/钢的包覆率随压下量的增加呈先降低后保持不变的规律。冷轧后退火可使铝/钢复合材料的硬度和强度降低、塑性增加、杯突值增加,综合性能得到改善。

电站空冷用铝/铝/钢三层复合材料腐蚀行为的研究

采用盐雾腐蚀法研究了铝/铝/钢三层复合材料(4343(Al)/4A60(Al)/08(Al(steel))的腐蚀性能,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对该材料的腐蚀形貌及腐蚀产物进行分析,研究了铝钢复合材料在盐雾环境中的腐蚀行为。结果表明:对于铝/铝/钢三层复合材料来说,腐蚀优先发生在4343钎焊层。按腐蚀速率大小排序依次为4343钎焊层>4A60芯层>08Al钢层。按照腐蚀行为可将腐蚀分为4个阶段。在腐蚀49 d后,基体钢层厚度减薄约0.02 mm,说明该铝/铝/钢三层复合材料有着较好的耐蚀性。

浇覆温度对铝/钢复合板界面及性能的影响

选用6061铝合金和Q235钢板,采用铸轧工艺技术制备铝/钢双金属复合板,研究6061铝合金不同浇覆温度对铝/钢复合板界面组织以及力学性能的影响。使用光学显微镜(OM)和场发射扫描电子显微镜(SEM)观察复合板界面显微组织形貌,通过能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)进行微区成分分析及分析界面金属间化合物,使用显微硬度仪测量界面附近硬度变化情况,并且对复合板力学性能进行测试。结果表明,随着浇覆温度从650℃升高到730℃,铝/钢复合板界面扩散层厚度逐渐变厚且均匀,界面处形成Al5Fe_(2)和Al_(3)Fe等金属间化合物;当浇覆温度为730℃时,扩散层厚度最厚为5.9μm,界面处显微硬度最高,达到HV 120。抗拉强度和剪切强度随着浇覆温度升高先提高后降低,当浇覆温度为710℃时,复合板的力学性能最好,复合板铝钢厚度比为2∶1,抗拉强度为233 MPa,相比较铸轧态6061铝合金,抗拉强度提高了66.4%,断裂延伸率为25.5%,剪切强度为92.5 MPa,剪切断裂发生在6061铝合金一侧。

金属复合材料界面超声检测仿真设计与分析

以船舶用铝/钛/钢爆炸焊复合材料为研究对象,利用有限元数值模拟方法建立铝/钛/钢复合材料仿真模型,仿真分析铝/钛和钛/钢界面的不同结合情况下的超声检测信号,通过波场快照直观的显示超声波在界面不同情况下的传播情况,通过回波信号和透射波信号,分析界面不同情况对超声波信号的影响;通过对透射波进行频谱分析得到了界面不同情况下频谱特性。仿真所得结果与理论结果一致,说明应用有限元方法可以有效的仿真超声波在铝/钛/钢复合材料中的传播情况,仿真结果可以为实际应用提供了依据。

不同轧制压下率铝/钢复合板界面及断裂分析

对液-固双辊铸轧法制备的铝/低碳钢复合板经450℃退火1.5 h后进行三道次轧制处理,每道次轧制处理后复合板压下率分别为25%、35%和45%。利用SEM和EDS观察界面组织并分析元素分布,通过原位拉伸试验观察复合板失效过程,测试其抗拉强度和伸长率。结果发现,退火态复合板界面处存在连续的扩散层,轧制态复合界面处扩散层在压力作用下破碎成块状,且压下率越大,扩散层厚度及其破碎的块状尺寸越小。25%和35%压下率复合板界面处存在明显裂纹及孔洞,45%压下率复合板界面处裂纹消失。退火态复合板A356铝合金侧主裂纹源于共晶Si颗粒和偏析共晶Si颗粒处,45%压下率复合板的主裂纹是由铝基体处的小裂纹迅速扩展而形成。45%压下率复合板具有最好的界面结合品质、良好的协调变形能力,抗拉强度达441 MPa,且伸长率为3.03%。

4A60铝/08Al钢复合带材冷轧结合行为的研究

以冷轧薄包覆层(100μm)4A60铝/08Al钢复合带材的变形区为研究对象,借助金相显微镜、扫描电镜及硬度计等实验手段,对铝/钢轧制复合变形区的金属变形行为和结合性能进行了研究。结果表明:铝/钢轧制复合过程中从入口到出口可分为3个变形区,即铝和钢变形但未复合区、铝和钢变形且复合区和钢变形而铝不变形的稳定复合区;从复合比变化的角度并参考界面结合行为确定薄包覆层4A60铝/08Al钢复合带材的临界复合压下量为15%左右,最小复合压下量为35%左右。

C、Mn含量对铝/钢复合界面金属间化合物相形成和长大的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、差示扫描量热法和X线衍射法,研究了钢中C和Mn元素的不同含量对铝/钢复合带材界面上的金属间化合物（IMC）形成和长大的影响。结果表明：试验钢中添加C和Mn元素能明显加快金属间化合物出现后的长大速率;降低铝/钢界面金属间化合物的临界生成温度和缩短临界出现时间;在相同的升温速度下（10℃/min）,5种材料的临界生成温度分别是：605.5℃（Al/St）、603.6℃（Al/St-0.025C）、594.1℃（Al/St-0.05C）、603.8℃（Al/St-0.5Mn）和597.8℃（Al/St-1.5Mn）。铝/钢界面上的金属间化合物的主要相是Fe2Al5,试验钢中C和Mn元素的添加不影响金属间化合物的物相组成。

钎焊用薄铝层铝/钢复合带材的临界压下量

通过钎焊后拉剪实验得到了不同压下量下铝/钢复合界面的结合强度,用扫描电镜观察了不同压下量下的铝/钢复合材料拉剪断口的形貌,并用能谱仪分析了拉剪断口上的元素。根据拉剪强度并结合断口形貌,定义了钎焊用冷轧4A60铝/08Al钢复合材料的最小复合压下量为35%,稳定复合压下量为50%。