【摘要】：鋼背鋁石墨復合板兼具鋼的高強度、高剛度和鋁石墨材料導熱快、質量輕的特點,是一種理想的新型軸瓦材料,其需求領域遍布民用和軍工行業(yè)。為了進一步提高鋼背鋁石墨復合板的界面結合性能,本文對其開展了半固態(tài)鑄軋成形與后處理研究,具體研究工作如下:在Al-5Gr半固態(tài)漿料的制備研究中,利用機械電磁復合攪拌技術制備了石墨顆粒分布均勻的Al-5Gr半固態(tài)漿料,得到了固相率對石墨顆粒分布的影響規(guī)律。在鋼-Al-5Gr半固態(tài)鑄軋成形研究中,首先進行了熱流耦合數值模擬,初步確定了半固態(tài)鑄軋工藝參數的范圍;然后以該范圍作為參考開展了鋼-Al-5Gr半固態(tài)鑄軋復合研究:①開展了半固態(tài)鑄軋復合界面力學性能研究,得到了固相率、鑄軋速度、鋼板預熱溫度與復合板界面結合強度的關系;②開展了半固態(tài)鑄軋復合界面組織結構研究,確定了半固態(tài)復合界面的構成,提出了復合板界面結構形成機理;③基于響應面近似模型和模擬退火算法,優(yōu)化了半固態(tài)鑄軋復合成形工藝,得到了復合板界面力學性能最好的條件。在鋼-Al-5Gr半固態(tài)鑄軋復合板的去應力后處理研究中,首先利用彈塑性有限元方法對復合板的小變形軋制處理進行數值模擬,初步確定了壓下率的合理范圍;然后以該范圍作為參考開展了鋼-Al-5Gr半固態(tài)鑄軋復合板的小變形軋制后處理研究,明確了壓下率與復合板界面剪切強度的關系,得到了界面剪切強度最大的小變形軋制后處理工藝條件。本研究采用半固態(tài)復合模式,得到了鐵鋁化合物與鐵鋁固溶體交替構成的新型界面結構,消除了鐵鋁化合物厚層對界面的脆化作用。采用小變形軋制處理,消除了界面殘余應力,進一步提高了界面力學性能,為提升鋼背鋁石墨復合板成形質量提供了一條行之有效的途徑,為擴大鋼背鋁石墨復合板在各經濟領域中的應用奠定了基礎。
【圖文】：

軋制復合法被歐洲、日本和美國等國廣泛應用在軍事和工業(yè)的復合材料制作中。逡逑軋制復合法是將鋼板與鋁合金板一同送入軋機，，利用軋輥施加的壓力，達到逡逑鋼板與鋁合金覆層結合、形成復合板的目的。軋制復合法的工作原理如圖１－２所示。逡逑大量的實驗和理論研究表明［７＿［９］，軋制復合法的作用原理是基于裂口機制．？利用逡逑軋機的強大壓力作用造成基材和覆層金屬的塑性變形，使得金屬表層的復合面破逡逑裂，破裂而出的活化的金屬相互接觸逐漸結合，然后通過后續(xù)的熱處理使得結合逡逑面擴大，界面結合更為牢固。此外，由于異種金屬變形抗力、熱膨脹系數等參數逡逑的不匹配，軋制復合過程中會產生殘余應力，也需要通過熱處理來消除。一般來逡逑講，軋制復合的整體工藝流程由“表面預處理”、“軋制復合”、“擴散退火”逡逑三部分組成。逡逑澊含金板逡逑軋機逡逑鋼板＊合板收卷機逡逑圖１－２軋制復合示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒｏｌｌ邋ｂｏｎｄｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ逡逑以金屬學的觀點可以將軋制復合分為熱軋和冷軋，低于再結晶溫度的軋制為逡逑冷軋

（２）爆炸復合法逡逑該方法利用炸藥在轟爆瞬間引發(fā)的高能脈沖力，壓迫基材和復合材料相互撞逡逑擊，在高溫高壓條件下實現金屬的結合，詳見圖１－３。最早有文獻記錄的爆炸復合逡逑實驗是于１９４４年由美國的ＣａｒｌＬ．邋Ｒ．邋［１８】完成的。１９５７年，美國的Ｐｈｉｌｉｐｃｂｕｋ成功逡逑實現了該方法的工業(yè)化應用，并申請了相關專利［１９］。此后，英國、前蘇聯、德國、逡逑曰本等國家相繼對其展開研究。爆炸復合技術投入工業(yè)應用并迅速發(fā)展，．１９世紀逡逑７０年代初，美國爆炸復合材料己接近年產５萬噸，到９０年代，年產量已超過百萬逡逑噸。逡逑丨…，丨炸藥逡逑．邋■邋１邋：、邋：一逡逑圖１－３爆炸復合示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ邋ｂｏｎｄｉｎｇ逡逑我國對爆炸復合法的研究起步于１９世紀中期，并在上世紀中后期趨于成熟。逡逑目前對爆炸復合的相關研究主要集中在瞬時高溫高壓對復合成形的作用機理和復逡逑合界面的形成機理等方面［２Ｑ］［２１］［２２］。逡逑在爆炸引發(fā)的高壓脈沖載荷作用下，基板和覆板內表面金屬瞬間形成射流，逡逑形成與爆炸沖擊波陣面形狀一致的正弦波形結構
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG335.9

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