不锈钢/碳钢复合板的中间夹层生产工艺研究

论文摘要

本文以Al-Cu-Mg合金作为中间夹层材料，研究了热轧法制备不锈钢/碳钢复合板的工艺，并进行了力学性能测定。实验参量通过L16（45）正交试验设计，缩小轧制温度，轧制速度，中间夹层厚度，变形量以及第二次轧制速度五个轧制参数的变化范围，在此基础上进行了单变量实验研究，分析了各个轧制工艺参数对复合板显微组织的影响，并对铝合金中间夹层两侧扩散层的厚度、显微硬度及组织进行了测定，对复合板的拉伸、剪切及弯曲性能进行了测试。实验结果表明：随着轧制温度的提高，轧制速度的降低，变形量的加大以及中间夹层厚度的减小，复合板的扩散层厚度增加，复合板的结合效果越好。在首次轧制温度为635℃，轧制速度24mm/min，中间夹层材料厚0.6mm，变形量21％，第二次轧制温度670～680℃，轧制速度20mm/min，变形量为28％的工艺条件下，复合板的碳钢侧扩散层厚度可达60μm，不锈钢侧扩散层厚度为45μm，扩散层的显微硬度达到HV0.0251000；碳钢侧的扩散层主要由Fe2Al5相和FeAl3相组成，不锈钢侧扩散层主要由Al13Cr2和Fe2Al5金属间化合物组成；复合板的抗拉强度达到526MPa，上屈服强度和剪切强度分别为410MPa和85MPa；复合板在结合界面弯曲180度后没有产生裂纹。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 不锈钢复合板的制备技术
• 1.1.1 固-固相复合法
• 1.1.2 液-固相复合法
• 1.1.3 液-液相复合法
• 1.2 材料性能不对称的轧制
• 1.2.1 双金属复合轧制的特征
• 1.2.2 双金属非对称轧制的前滑特点
• 1.3 异种金属固相复合机理
• 1.3.1 固相复合机理的研究
• 1.3.2 扩散连接原理
• 1.4 中间层材料
• 1.4.1 使用中间层材料连接原理
• 1.4.2 液态中间层材料与固体母材的润湿、铺展及填缝
• 1.4.3 液态中间层材料与固体母材的相互作用
• 1.4.4 中间层材料及其选用
• 1.5 不锈钢复合板的应用
• 1.6 研究内容
• 本章小结
• 第二章 实验材料及方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 复合工艺
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 表面处理工艺
• 2.3.2 正交设计试验
• 2.3.3 金相试样制备与组织观察
• 2.3.4 力学性能测试
• 本章小结
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 复合板的热轧实验结果
• 3.2 轧制温度对界面结合的影响
• 3.3 轧制速度对界面结合的影响
• 3.4 变形量对界面结合的影响
• 3.5 中间夹层厚度的影响
• 3.6 最佳轧制工艺的确定
• 3.7 扩散层的相结构分析
• 3.8 扩散层显微硬度测定
• 3.9 复合板的力学性能
• 3.9.1 拉伸性能
• 3.9.2 拉剪性能
• 3.9.3 弯曲性能
• 3.10 复合板的冷却
• 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕（博）士学位期间发表的学术论文
• 致谢