304不锈钢特厚板热轧复合过程物理模拟

以304不锈钢特厚板热轧复合工艺为研究对象,基于轧制变形区复合界面微元体热力学条件相似性,在Gleeble热模拟机真空环境下,进行了热轧复合物理模拟实验.通过复合界面显微组织观测、EDS能谱分析、剪切强度测试和断口SEM分析,并引入复合界面剪切强度与母材原始剪切强度的比值作为定量参数指标,研究了轧制温度、压下率和变形速率等工艺参数对界面复合质量的影响规律,为开展工艺优化和热轧复合界面强度数值预测提供了依据.     

搅拌摩擦焊工艺参数对超薄铝合金板/高强钢搭接焊接头组织及性能的影响

采用复合式搅拌头对0.7 mm厚6010铝合金板和2.0 mm厚DP600钢板进行搅拌摩擦搭接焊,在不磨损搅拌头的同时获得了性能优良的焊接接头。研究了不同焊接工艺参数对铝合金/高强钢焊接接头界面结构及力学性能的影响。结果表明,在搅拌针未进入钢板的情况下,顶锻力是搅拌摩擦焊过程中的关键参数,存在一个实现铝合金/高强钢异种材料搅拌摩擦搭接焊的最小顶锻力。在恒定顶锻力5.0 kN,转速1 200 r/min的焊接条件下得到了最佳性能的焊接接头,拉伸强度达到260 MPa,且断裂发生在铝合金母材区。铝合金/高强钢界面存在一层厚2.0 μm的过渡层。     

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.     

转速对异种材料搅拌摩擦焊界面微孔缺陷尺寸变化规律的影响

近年来,国内外对异种金属搅拌摩擦焊的研究现状进行了总结。重点对异种材料搅拌摩擦的特点、应用及其组织演化特征进行归纳和分析。该文建立了异种材料搅拌摩擦焊界面缺陷演化模型,通过有限元模拟搅拌针不同转速下异种材料搅拌摩擦焊界面微孔缺陷演化过程,阐述了转速对异种材料搅拌摩擦焊界面微孔缺陷尺寸变化规律,特别是以2024与7050铝合金模拟异种材料搅拌摩擦焊过程中界面微孔缺陷的演化过程以及尺寸变化规律。     

钎焊复合箔“铸轧-冷轧复合”短流程生产工艺开发

采用铸轧坯料组织细化处理技术及“三步轧制法”在线表面处理-轧制复合-扩散退火处理，实现多层材料界面的冶金结合并获得均匀包覆率。通过加工率的合理设计和退火工艺优化，使复合铝箔具有良好的抗下垂性和较好的耐腐蚀性能。解决了行业内无法用铸轧法代替热轧法生产复合铝箔的难题，突破长期以来热轧法生产复合铝箔生产周期长、成材率低的瓶颈。复合铝箔的生产成本大大降低，节能降耗明显，冷轧复合产品市场应用前景广阔。     

热轧Nicalon SiC纤维/LD_2铝合金显微组织的研究

对热轧Nicalon SiC纤维/LD_2铝合金复合材料的显微组织进行了研究。文中对几种不同热轧工艺下制备的SiC/LD_2复合材料进行了金相显微镜、扫描电镜及透射电子显微镜分析和比较。测定了SiC/LD_2预制丝、热轧SiC/LD_2板材中的孔洞体积分数。结果表明,热轧SiC/LD_2板材中的孔洞含量远小于SiC/LD_2预制丝中的孔洞含量。利用电子探针分析技术分别对预制丝和热轧板材中纤维与基体之间界面附近的成份进行了分析,发现在热轧板材的界面附近出现了Mg元素富集。经研究得出:只要热轧工艺参数选择适当,就可以制备出结合良好的SiC/LD_2复合材料。     

铝基复合材料的制备及其耐磨性能研究

介绍了在真空条件下利用电磁搅拌技术与机械搅拌技术复合法制备含量为10%的α-Al2O3颗粒增强铝基复合材料和基体材料的方法,并分别测试分析了复合材料和基体的摩擦磨损性能.结果表明,α-Al2O3颗粒增强铝基复合材料的磨损量明显低于基体的,且摩擦因数也小于基体的摩擦因数.     

触变模锻Al-7%Si/Al-30%Si合金双金属的数值模拟

采用有限元软件DEFORM-3D对半固态模锻Al-7%Si/Al-30%Si(质量分数,下同)合金复合材料过程进行数值模拟,研究复合成形过程双金属坯料的充型特征,同时探讨工艺参数对复合成形的影响规律。模拟结果表明:单金属触变模锻具有整体性变形特征,双金属触变模锻充型性能受界面传力影响,其非动模侧充型能力比单金属的弱;随着下坯料初始温度提高,界面传力增强,底部充型能力增强;下坯料初始温度过高,会导致复合界面偏靠下侧、弯曲程度大、底部出现飞边;坯料与模具之间的摩擦因素越大,复合界面弯曲和边部向上倾斜越严重;Al-7%Si和Al-30%Si合金初始温度分别为585℃和575℃,当坯料与模具之间摩擦因数较小时,上、下坯料变形协调,锻件充型饱满,复合界面水平居中,双金属模锻复合效果良好。     

特厚板温度梯度轧制有限元模拟与实验研究

针对特厚板再结晶型轧制,板坯中心难以变形导致心部晶粒粗大的问题,使用Q345B钢,采用有限元方法建立了特厚板轧制的仿真模型,以研究在特厚板轧制过程中引入厚度方向上的温度梯度对钢板心部应变的影响,并与传统均温轧制进行对比,预测了两种温度场条件下奥氏体再结晶的晶粒尺寸.采用大试样平面应变实验对模拟结果进行验证.研究结果表明,温度梯度轧制有利于增加坯料心部应变量,最大增加了61.35%.计算和实验结果显示温度梯度轧制可以减小特厚板心部晶粒尺寸,晶粒度级别提高了一个等级,说明该工艺对提高特厚板中心区域性能有利.     

考虑真空加载过程的钉形搅拌复合地基固结解析解

考虑真空负压力随时间变化，推导出真空预压下钉形水泥土搅拌桩复合地基的固结控制方程和求解条件。将固结方程和求解条件进行函数变换，基于双层地基一维固结理论求解出桩间土和复合地基加固区中的平均超静孔隙水压力，然后获得了钉形搅拌桩复合地基的整体平均固结度。通过与数值模拟结果的比较，验证了固结解析解的合理性。利用提出的固结解析解，分析了桩置换率、扩大头尺寸、桩间土刚度及真空加载参数等因素对复合地基固结的影响。研究结果表明：真空下钉形搅拌桩复合地基的固结速率随桩置换率、扩大头高度和其下桩间土压缩模量的增加而增大，固结前期固结速率随扩大头半径的增加而增大，固结后期则影响很小。真空加载过程对复合地基的固结过程几乎没有影响。     

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.     

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TiC层,剪切断口呈韧窝状,界面剪切强度稳定,平均强度达到242.6MPa.其他两种表面处理方式下的钛/钢复合板界面生成断续的TiC层,其剪切强度均未满足国家标准.     

轧制冷却工艺对低合金调质钢力学性能的影响

通过采用不同的轧制和冷却工艺并进行再加热淬火和回火处理，分析各状态下的组织和力学性能以及不同轧态组织的再加热奥氏体化进程，研究了轧制冷却工艺对低合金调质高强钢力学性能的影响规律.结果表明，控制轧制能够增加轧态组织的原奥氏体晶界面积，提高再加热奥氏体形核率，得到较细化的再加热淬火组织，并且能够提高回火后的强韧性能.实验钢轧后连续水冷条件下得到马氏体组织，而空冷条件下得到的粒状贝氏体组织内碳元素分布不均匀，有利于提高再加热淬火回火后的强度.实验钢在控制轧制中断冷却工艺下能获得最佳的调质态力学性能.     

冷轧复合对铝合金复合箔组织与性能的影响

研究了在冷轧复合法生产汽车散热器用铝合金复合箔的工艺中,冷轧首道次压下率、包覆层厚度及成品前退火制度对复合箔组织与性能的影响.结果表明:皮材A4045和芯材A3003在30%~50%的首道次压下率下可以实现良好的初结合,冷轧工艺生产的复合箔上、下包覆层的厚度基本一致.最后一道次的精轧压下率在25%~35%之间时,复合箔成品的抗下垂性能最佳.复合箔成品前的退火温度应控制在320~400℃,退火温度为400℃时,退火时间以不超过80 min为宜.     

爆炸焊接轧制复合板的结合界面研究

通过实验测试不同爆炸焊接工艺 轧制获得的1Cr18Ni9Ti/20G复合板结合界面的组织、强度和性能进行了比较研究。实验表明：用下限获得的微小波状界面的爆炸焊接复合板，才能实现成功轧制，而大波状复合板本身存在一定的微观缺陷，在轧制时由于分层会使轧制失效。     

轧制道次间插入冷却对特厚钢板组织与性能的影响

使用实验轧机旁冷却装置配合轧机进行轧制实验，研究轧制道次间不同冷却工艺对特厚钢板组织和性能的影响规律.研究结果表明:采用道次间冷却工艺可以在全厚度方向获得组织细化及强韧性提高效果，采用强冷道次间冷却实验钢1/4处晶粒尺寸可细化至10μm，强度为376MPa，-40℃冲击功为169J;心部晶粒尺寸可细化至15μm，强度为360MPa，-40℃冲击功为123J.本工艺可形成470μm厚表层细晶层，晶粒尺寸可细化至5μm;粗轧道次间插入冷却工艺轧制钢板强度和冲击韧性优于中间坯冷却工艺;随冷却强度增加，钢板内部组织明显细化且强度大幅提高.     

结晶器铜板上激光熔覆镍基合金

利用5kWCO2激光器在结晶器铜板上熔覆镍基合金,并研究了熔覆层组织性能.选用与结晶器铜板成分相近的镍基自熔合金粉末Nickel-baseHMSP1015-00(Ni1015),利用等离子喷涂技术在铜板上预涂Ni1015合金,然后再采用高能量密度激光进行重熔.借助OM,SEM和显微硬度计分析测定了涂层的显微组织形貌、组织成分和截面显微硬度分布情况.所得到的熔覆层表面平整均匀,与基体为冶金结合;熔覆层平均显微硬度为270HV0.05,是基体的3.2倍(85HV0.05).确定出本实验合适的激光熔覆工艺参数功率密度为1.58×102kW/cm2时,扫描速度为3~4m/min.     

铸造1060/AZ31包铝镁合金界面结构与显微组织

为探索和改善轧制包铝镁合金板的界面结合状况,用气体保护铸造法制备了1060铝板包覆AZ31镁合金铸锭．借助金相显微镜、扫描电镜以及X射线衍射等分析方法,研究了复合铸锭芯材及界面的显微组织和相结构,并进行了硬度测试．发现AZ31镁合金芯材组织由α-Mg基体以及沿晶界分布的不连续网状α-Mg＋p＋Mg17A112共晶体组成,是一种典型的铸造离异共晶组织．铸造包铝镁合金锭界面形成扩散溶解层,扩散溶解层由α-Mg固溶体层、共晶层（α-Mg＋β＋Mg17A112）、β-Mg17A112及A1Mg化合物层组成,形成具有多层结构的冶金结合界面．提出了浇注AZ31熔体的瞬间在1060铝板表面形成“熔池”并快速凝固的界面形成机制．     

低碳中锰Q690F高强韧中厚板生产技术

对低碳中锰Q690F高强韧中厚板进行了控扎控冷和热处理工艺试验，观察了显微组织，测定了拉伸和冲击性能，并阐述了其强韧化机制.结果表明:中锰钢的显微组织为亚微米尺度的回火马氏体+逆转变奥氏体的复合层状组织.中锰中厚板1/4厚度位置的屈服强度、抗拉强度、延伸率、-60℃冲击功分别为725MPa，840MPa，27.7%，130J.逆转变奥氏体发生相变诱导塑性(TRIP)效应产生的应变硬化是中锰钢主要的强化机制;TRIP效应吸收大量的应变能，推迟颈缩，增加均匀延伸率，是中锰钢主要的增塑机制;TRIP效应有效地提高了裂纹形成功和裂纹扩展功，是中锰钢主要的韧化机制.     

包层钢筋轧制过程模拟的接触复合处理及实验研究

为了研究双金属包层钢筋轧制模拟过程中两种金属的接触复合状态,在MSC.Marc二次开发功能的基础上,提出了一种新的处理方法.通过编写子程序,分析接触面上节点的接触法向应力值是否超过该材料的变形抗力来判定两金属的接触复合状态.并与其它3种常用方法(接触面粘结、接触面共节点、直接接触)的模拟结果进行对比以及实验验证.结果显示:采用本文处理方法,轧制变形区上大部分节点的接触法向应力值超过了不锈钢的变形抗力,这些节点会与接触面发生粘结,并且在轧制过程中金属间能够产生轴向和周向的相对滑动,接触单元不会产生撕扯,模拟结果与实验结果较吻合,证明在包层钢筋轧制模拟过程中,金属间的复合状态可以通过节点的接触法向应力来判断.