钎焊-热轧法制备高速公路不锈钢复合护栏

针对当前高速公路热镀锌护栏存在的主要问题,提出采用不锈钢/碳钢复合板作为新型高速公路护栏材料.研究了钎焊-热轧法制备不锈钢复合护栏的工艺,技术路线为通过炉中钎焊实现不锈钢/碳钢的初结合,对钎焊复合板进行热轧进一步提高结合强度.研究结果表明:采用自制的Ag质量分数为15%的钎料可以实现不锈钢/碳钢有效的钎焊结合,钎焊温度720~730℃,钎焊时间3~4 min是较理想的工艺条件.对钎焊复合板热轧可以显著提高不锈钢/钎料界面的结合强度,压下率低于30%时,轧后钎料层未出现断裂、分层.热轧后,不锈钢复合护栏剪切强度可达338.4 MPa.     

冷轧压下率对Cu/Al复合板界面和性能的影响

研究了不同冷轧压下率对铸轧法制备的Cu/Al复合板材界面微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:冷轧过程中压下率过大时界面层会发生断裂而破碎,进而影响复合材料性能。冷轧压下率从29%逐渐增加到57%时,界面层的破碎程度逐渐加重,复合板抗拉强度逐渐增大,延伸率则随之下降,同时剥离强度先迅速减弱后缓慢增强。当冷轧压下率达到57%时,界面扩散层被严重破坏,形成大量纯铜和纯铝直接接触、无明显扩散的结合界面,铜铝复合板主要靠机械咬合力结合。     

钛-钢复合板中Ni夹层对界面结合强度的影响

为了提高钛-钢复合板界面结合强度,本文提出在钛-钢之间加入Ni箔作为过渡层,采用真空轧制方法制备TA1-Ni-Q235复合板,研究了Ni中间层厚度及轧制温度对复合板组织及结合强度的影响。实验结果表明,Ni中间层可有效阻止Ti-Fe和TiC化合物生成,随着Ni中间层厚度增加,阻止C元素扩散作用加强,界面结合强度提高;随着轧制压下率的增加,界面结合强度提高;随着轧制温度的提高,界面化合物层厚度增加,界面结合强度下降,其中,Ti-Ni界面处形成Ti₂Ni和TiNi化合物。     

冷轧压下率对Cu／Al复合板界面和性能的影响

研究了不同冷轧压下率对铸轧法制备的 Cu／Al复合板材界面微观组织和力学性能的影响。研究结果表明：冷轧过程中压下率过大时界面层会发生断裂而破碎,进而影响复合材料性能。冷轧压下率从29％逐渐增加到57％时,界面层的破碎程度逐渐加重,复合板抗拉强度逐渐增大,延伸率则随之下降,同时剥离强度先迅速减弱后缓慢增强。当冷轧压下率达到57％时,界面扩散层被严重破坏,形成大量纯铜和纯铝直接接触、无明显扩散的结合界面,铜铝复合板主要靠机械咬合力结合。     

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.     

热轧不锈钢复合板界面组织与拉伸断裂的研究

本文借助SEM、EDS和EPMA等分析了热轧不锈钢复合板界面组织及拉伸断口特征,结果表明:复合板结合界面存在元素扩散现象,不同元素扩散距离不同从而导致形成特殊带状组织;无Ni结合界面的拉伸断口呈沿晶断裂特征;含Ni结合界面因元素扩散受到抑制,拉伸断口呈韧性断裂特征,其界面抗剪强度相比无Ni结合界面虽有所下降,但仍远大于国标要求的210 MPa。拉伸断裂过程动态抓拍结果显示:复合板结合界面先发生曲折开裂,随后基层与复层发生不同步断裂。     

冷轧对铸轧钛铝复合板界面组织与性能的影响

采用铸轧法制备钛铝复合板并对其进行冷轧处理,使用万能试验机对不同变形量的复合板进行力学性能检测,用显微硬度计测量界面层附近的显微硬度,通过光学显微镜及扫描电子显微镜观察其界面结合情况、微观组织及拉伸断口形貌。研究结果表明:随着压下率的增加,界面层两侧的硬度逐渐增大。当压下率为23%时,复合板的抗拉强度从铸轧态的172 MPa增加到215 MPa,延伸率从34%下降到16%,界面层仅有少量裂纹。随着压下率的增加,抗拉强度缓慢增加,界面处裂纹的长度和宽度迅速增加,界面层迅速减薄。当压下率达到53%时,界面层破损严重,钛铝两种金属的主要结合方式由冶金结合变为机械啮合。     

热轧不锈钢复合板冲击性能研究

研究在不同复合比及温度条件下冲击载荷对热轧不锈钢复合板力学性能的影响。结果表明,热轧复合板随覆层厚度增大或试验温度升高,其冲击吸收能增大,覆层厚度为8mm时,冲击功达到稳定值150J;碳钢层断面为解理面与韧窝混合断裂形貌,不锈钢层断面为韧窝断裂形貌,靠近复合界面不锈钢侧呈沿晶断裂与韧性断裂形貌;复合界面处开裂情况对缺口位置不敏感;热轧不锈钢复合板冲击加载过程复合界面不易开裂。     

复合轧制工艺对Al/Mg复合板冶金结合层组织和性能的影响

采用AZ31镁合金和纯铝进行高温复合轧制制备镁-铝复合板,使其兼具铝的表面耐蚀性和镁合金的高比强度特性.采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能拉伸机等设备,研究了不同热轧温度及退火工艺参数对铝-镁复合界面的显微组织和结合强度的影响.结果表明：300 ℃轧制,镁-铝复合板出现严重边裂;450 ℃轧制,边裂消失;在轧制温度为400 ℃、压下率为50%、300 ℃退火2 h的条件下得到的复合板界面结合强度最大,为7.5 MPa.     

TA1/Q235钢复合板累积叠轧焊界面特性

对TA1/Q235钢复合板累积叠轧焊进行了研究.研究结果表明:采用累积叠轧焊方法能够制备出结合性能较好的钛/碳钢复合板,其结合强度随着累积变形量与首道次变形量的增加而提高,叠轧过程中经磨床打磨与喷丸处理获得洁净、新鲜并具有一定加工硬化程度的结合界面,会促进复合板结合强度的提高.800℃以下热轧后,Q235钢的组织呈明显的条带状;而850℃以上热轧后,Q235钢条带状变形组织逐渐转化为等轴状,界面附近的Q235钢脱碳,出现明显的排列整齐且粗大的铁素体晶粒带.钛侧的组织主要有等轴α组织和魏氏α组织.综合考虑轧制温度对钛与Q235钢组织与界面结合性能的影响,累积叠轧温度应控制在800～850℃之间.     

非对称热轧高品质不锈钢复合板可行性模拟研究

利用特厚规格复合板与较薄规格复合板进行非对称组坯,采用ABAQUS有限元软件对其热轧过程中的应变、接触应力及温度分布进行计算,并通过温度补偿及冷却控制的手段,对热轧非对称复合坯的可行性进行模拟分析。结果表明,采用非对称组坯设计,有利于特厚复合板碳钢层与不锈钢层在各道次轧制中的界面结合;通过控制复合坯上、下表面的温差,能有效改善板坯翘曲现象,并可一次性获得一块宽幅特厚复合板与一块宽幅较薄规格复合板,提高生产效率;此外,采用非对称组坯设计还可实现控轧控冷,保证芯部不锈钢与碳钢的协同变形,促进其界面结合。     

TA2-Q235B爆炸复合板钢侧组织特征

借助光学显微镜、电子背散射衍射和扫描电子显微镜等测试技术和手段,系统地研究热处理温度对TA2--Q235B爆炸复合板钢侧组织转变的影响,并分析了其形成机理.结果表明:在热处理过程中,钢侧界面组织发生脱碳,形成完全由铁素体组织组成的脱碳层,这些铁素体没有织构特征;当热处理温度在850℃及以下时,钢侧界面组织在靠近波头漩涡的地方发生异常长大,形成粗大的铁素体;当热处理温度在900℃及以上时,钢侧界面组织在钛钢复合界面上发生异常长大,产生柱状的铁素体组织.这些组织的形成受到碳元素的扩散和钢侧基体组织相变的共同作用.热处理过程中,界面产生的TiC在界面上分布不均,随温度升高,在界面局部富集,从而加速了碳元素向界面的扩散.     

有助复剂温轧不锈钢复铝板实验研究

实验研究了浸涂助复剂和中温轧制工艺对不锈钢和铝固相复合界面结合强度及复合板深加工性能的影响·结果表明,原料表面浸涂助复剂不仅可以有效清除不锈钢和铝表面的氧化层,同时反应生成的覆盖膜在加热时又可防止和减少材料表面的再氧化和二次污染,有利于提高界面的结合强度;采用中温轧制工艺不仅在小变形的条件下即可实现不锈钢和铝复合界面的良好结合,而且能明显降低复合过程中不锈钢的变形率分配,有利于改善复合板的深加工性能     

双金属板热轧复合模拟及最小相对压下量的确定

在对复合板轧制过程中的粘合特性进行分析的基础上，采用了合理的轧制和界面假设条件，应用Marc有限元软件建立了包括上辊、双层金属在内的三维模型，对不锈钢／碳钢复合板的热轧复合过程成功的进行模拟，获得了不同相对压下量条件下，轧制变形区内应力应变的分布、界面上应力分布以及接触表面上轧制力的三维分布。在此基础上分析得出了最重要的轧制工艺参数，即不锈钢／碳钢复合板热轧复合所需的最小相对压下量，这与在某钢厂所作的生产性试验是一致的。     

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.     

双金属复合板矫直过程的弯曲及弹复解析

基于工程弹塑性力学建立了不同组坯方式下双金属复合板弯曲矫直过程截面弹塑性状态演变路径的解析模型。基于该模型分析不锈钢复合板矫直过程中的弯曲回弹特性,解释复合板弯曲回弹过程中截面的反向屈服现象,并将不锈钢复合板与单一材料板材弯曲过程进行对比。研究结果表明：双金属复合板在弯曲过程中截面会经历五种弹塑性状态,并伴随着不同的中性层偏移规律,弯曲回弹后的残余应力分布与单一材料板相比更加不均匀且可能进入反向屈服状态;复合板与单一材料板材的弯矩相对差值随着屈服强度比的增大而增大,其绝对值随着弯曲曲率先增大后减小。     

铜／钢液固相复合界面冶金行为的研究

以液固相复合法生产的铜包钢线为研究对象,利用光学显微镜和扫描电镜的能谱等手段分析了铜／钢界面区的组织形态和成分组成。结果表明：在界面区发生了互扩散,形成了Fe、Cu固溶体,无脆性的金属间化合物产生,这使得该复合材料具有较好的微观结合力。