收藏本站
《陕西理工大学》 2020年 硕士论文
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

累积叠轧焊法制备铝基复合材料组织性能研究

王少华  
【摘要】:累积叠轧焊法工艺简单、易操作、具有容易推广和生产效率高等优势,适用于流水线生产,具备广阔的工业化前景。本文采用累积叠轧焊工艺对异质合金进行多道次变形轧制,制备出具有多层结构的铝基复合材料。采用光学金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和万能力学试验机等实验仪器对试样的显微组织结构、相组成物、断口形貌和拉伸性能进行观察和研究。通过建立数学模型分析铝基复合材料在各道次弹塑性阶段的本构关系以及累积叠轧道次与加工硬化指数之间的关联性。结果表明:累积叠轧焊制Al-Fe复合板随着轧制道次的增加,板材间的结合逐渐紧密,结合界面消失,保温时间和基体材料的不同对基体的结合有重要影响。1060/Fe/1060基复合板材经过每道次轧制后在300℃保温60min,其结合界面基本消失;而Al-Fe结合界面经过300℃保温60min处理后,在其结合界面通过XRD与扫描电镜检测未发现新相或金属间化合物。经过第二道次轧制累积真应变达到1.39后,其抗拉强度达到175MPa,屈服强度达到140MPa,相对于基体材料分别提升了68.3%和35.9%。6061/Fe/6061复合材料ARB每道次间进行300℃保温5min,Al-Fe结合界面与1060/Fe/1060的表现一致,在第三道次基体内部出现大量微裂纹,随ARB道次的进行裂纹逐渐减小,经第二道次轧制累积真应变达到1.16后抗拉强度和屈服强度分别达到227MPa和176MPa,综合性能最佳,相对于基体材料提高了38.41%和23.8%。6061/TC4/6061在300℃下进行轧制变形后与室温轧制状态相比较,改善了材料的塑性,使得相对变形量增大所得到结合界面更为平直,应力不易集中,抗拉强度均高于室温轧制,第3道次综合力学性能最佳,抗拉强度达到430MPa,对比6061铝合金增加162.20%。Fe基非晶合金以碎片夹杂物的形式弥散分布在基体中,随着轧制道次的增加非晶Fe基合金的碎片延塑性流动方向分布愈加细小均匀。随着变形量的加大1060/Fe/1060与6061/Fe/6061复合材料均出现加工软化现象。在弹塑性变形阶段,1060/Fe/1060基复合材料经第六道次轧制累积真应变达到4.16时,弹性变形阶段所吸收的能量最大,其弹性比功达到13.76GPa,经第七道次轧制累积应变达到4.85时,在塑性变形阶段所吸收能、弹性模量和加工硬化指数达到最大值,分别达到455.68GPa,32.6GPa和0.79,1060/Fe/1060复合材料的弹性模量和加工硬化指数在ARB过程中随着累积真应变的增大而增大;6061/Fe/6061复合材料在经2道次轧制累积应变达到1.16时弹性模与弹性比功分别为28.2GPa和11.24GPa,经5道次轧制累积真应变达到3.46时加工硬化指数达到0.40,由于轧制过程中产生微裂纹的影响材料塑性降低,ARB第六道次断裂比功最高达到938.03GPa,仍然低于基体6061。与室温轧制状态相比300℃轧制6061/TC4/6061复合材料改善了材料的塑性,300℃轧制试样第三道次弹性比功最大,可达120GPa。室温首道次轧制后未经时效状态断裂比功最大,为3176GPa,表明该状态具备良好的塑性。由于异质金属间的塑性不均匀,使得钛层和铝层出现不同程度的颈缩,此时在切向应力的作用下结合面出现分离,破坏界面处形成的弱连接。Fe基非晶合金箔带和退火态TC4板材作为增强体皆对6061铝合金产生了增强作用。Fe基非晶合金箔带非连续增强铝基复合材料与TC4连续性增强铝基复合材料相比,基体间的结合效果更加紧密,但由于TC4板材所占的体积分数更大,且在轧制过程中保持连续性,TC4对Al基体强度的提升效果更加显著。TC4作为增强体在第四道次室温轧制过程中发生断裂,导致复合材料强度骤降,因此,通过工艺改进在保持增强体的连续性的同时提升异质金属间的结合强度提升是异种金属叠层复合材料强韧化发展的必由之路。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘润;王军丽;周蕾;史庆南;;异步叠轧法制备超细晶铜的组织及性能[J];材料热处理学报;2013年03期
2 方建敏;张杏耀;单爱党;吴建生;;累积叠轧焊不锈钢的组织和性能[J];机械工程材料;2006年08期
3 羊忆军;方建敏;吴建生;单爱党;;累积叠轧焊硅钢的组织与性能研究[J];上海应用技术学院学报(自然科学版);2005年03期
4 王耀奇;侯红亮;李志强;任学平;许荣昌;;纯铝累积叠轧焊组织与性能演变规律研究[J];塑性工程学报;2006年04期
5 孙风蔚;李赛毅;;叠加层数对工业纯铝板材累积叠轧焊合的影响[J];轻合金加工技术;2010年02期
6 王耀奇;侯红亮;黄重国;任学平;;纯铝累积叠轧焊连接机理及力学性能[J];航空制造技术;2008年16期
7 王庆娟;刘长瑞;杜忠泽;王朋波;许云华;;累积叠轧1060工业纯铝的微观组织和性能[J];轻合金加工技术;2007年08期
8 王耀奇;侯红亮;李志强;;纯铝累积叠轧焊高温力学性能与显微组织研究[J];塑性工程学报;2006年05期
9 汪志刚;宋春梅;张迎晖;何松;程喜禄;;退火工艺对连续同步叠轧超细晶纯铜组织与性能的影响[J];有色金属工程;2018年01期
10 吕爽;王快社;张兵;尹娟;;1060工业纯铝累积叠轧后的力学性能[J];机械工程材料;2008年03期
11 李眉娟;刘晓龙;郑明毅;王琛;刘蕴韬;陈东风;;累积叠轧Mg/Al多层复合板材的织构演变及力学性能[J];中国原子能科学研究院年报;2016年00期
12 田景来;吕爽;王快社;;累积叠轧1060纯铝微观组织和力学性能的研究[J];铸造技术;2008年05期
13 许荣昌;唐荻;任学平;候红亮;王耀奇;王小红;;累积叠轧焊强化金属材料的力学性能[J];北京科技大学学报;2007年03期
14 许荣昌;唐荻;任学平;侯宏亮;王耀奇;温永红;;金属材料累积叠轧焊界面的结合特性[J];钢铁研究学报;2007年05期
15 王军丽;史庆南;吴承玲;张坤华;;大变形异步叠轧制备超细晶铜材叠轧过程组织演变研究[J];新技术新工艺;2006年04期
16 许荣昌,唐荻,任学平,温永红,王小红,王耀奇;累积叠轧焊工艺改善普碳钢材料性能特征[J];北京科技大学学报;2005年04期
17 廖乐杰;;铝薄板叠轧的工艺要求[J];铝加工;1992年05期
18 李年善;;全国第三届叠轧薄板技术交流会在柳钢召开[J];轧钢;1987年04期
19 ;用涂料方法解决叠轧薄板粘结的问题[J];钢铁;1964年09期
20 詹美燕;李元元;陈维平;;累积叠轧技术的研究现状与展望[J];中国有色金属学报;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 王耀奇;侯红亮;李志强;许荣昌;;累积叠轧焊纯铝的微观组织与力学性能研究[A];第二届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2006年
2 陈玉良;史庆南;罗许;韩波;黎志勇;;刚塑性有限元法分析异步叠轧对纯铜晶粒细化的影响[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
3 庞洪;张海龙;王希哲;吴凯;陈东;;包覆叠轧TA7钛合金薄板的组织与力学性能[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集(上册)[C];2010年
4 洪权;曾卫东;赵永庆;杨冠军;;Ti64合金包覆叠轧箔材的织构及其对性能的影响[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
5 高云霞;王先平;蒋卫斌;方前锋;;M2052/Al高阻尼复合材料制备及性能表征[A];第十二届全国固体内耗与力学谱及其应用学术会议论文集[C];2018年
6 张立锋;王先平;方前锋;;Cu/Fe纳米多层膜的累积叠轧焊制备及其内耗研究[A];第十二届全国固体内耗与力学谱及其应用学术会议论文集[C];2018年
7 史庆南;王军丽;王效琪;郑巍黎;陈明昕;;叠轧制备超细晶铜材的初步探索[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
8 史庆南;王军丽;王效琪;郑巍黎;陈明昕;;叠轧制备超细晶铜材的初步探索[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 刘崇宇;累积叠轧焊法制备铝基复合材料的研究[D];燕山大学;2013年
2 汪汐涌;双层叠轧铜箔的组织性能和表面形貌特征及形成机理[D];北京科技大学;2015年
3 周蕾;大变形异步叠轧与热处理调控超细晶铜组织结构与性能研究[D];昆明理工大学;2013年
4 王天资;累积叠轧镁锂合金板材组织与性能演变研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
5 王军丽;超细晶铜材的大变形异步叠轧制备技术、组织演变过程与性能研究[D];昆明理工大学;2007年
6 邓鉴棋;大塑性变形制备Cu-Cr-Zr原位形变复合材料及其性能研究[D];华东理工大学;2010年
7 Kawunga Nyirenda;累积叠轧7075/1100铝合金多层复合板材力学性能研究[D];重庆大学;2013年
8 陈亮维;大变形叠轧制备超细晶铜材织构组织演变规律研究[D];昆明理工大学;2009年
9 倪海涛;纳米镍及镍铁合金的变形微结构与性能研究[D];重庆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王少华;累积叠轧焊法制备铝基复合材料组织性能研究[D];陕西理工大学;2020年
2 吕爽;累积叠轧焊法制备超细晶材料的组织与性能研究[D];西安建筑科技大学;2008年
3 白金亮;累积叠轧1060工业纯铝和6061铝合金的力学性能研究[D];东北大学;2014年
4 崔浩;异步叠轧制备超细晶铜材的变形与组织研究[D];昆明理工大学;2007年
5 宋健;叠轧法制备TiNi基复合材料及其性能与微观变形行为的研究[D];中国石油大学(北京);2018年
6 裴小兵;累积叠轧工艺对AZ31镁合金组织和力学性能的影响[D];南昌大学;2018年
7 谭雨宁;Mg_2Sn对累积叠轧制备Mg-3Sn-0.5Mn合金组织与性能的影响[D];哈尔滨工程大学;2018年
8 邱子翔;累积叠轧AA 1060铝合金的组织与性能研究[D];燕山大学;2018年
9 宋登辉;AZ31镁合金板材叠轧—弯曲变形技术及其组织与性能研究[D];重庆理工大学;2018年
10 郑薇;Al基高阻尼复合材料的累积叠轧焊法(ARB)制备与性能研究[D];中国科学技术大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 刘跃武;从叠轧热板价格上扬谈起[N];中国冶金报;2001年
2 本报记者 刘敬元;让“皇冠上的明珠”更闪耀[N];中国冶金报;2019年
3 记者 淮金;浙江申吉钛业攻克钛合金薄板难题[N];中国有色金属报;2019年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978