發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 12:20

【摘要】：鋼背鋁石墨復(fù)合板兼具鋼的高強(qiáng)度、高剛度和鋁石墨材料導(dǎo)熱快、質(zhì)量輕的特點(diǎn),是一種理想的新型軸瓦材料,其需求領(lǐng)域遍布民用和軍工行業(yè)。為了進(jìn)一步提高鋼背鋁石墨復(fù)合板的界面結(jié)合性能,本文對(duì)其開(kāi)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(jī)械電磁復(fù)合攪拌技術(shù)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(duì)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(jìn)行了熱流耦合數(shù)值模擬,初步確定了半固態(tài)鑄軋工藝參數(shù)的范圍;然后以該范圍作為參考開(kāi)展了鋼-Al-5Gr半固態(tài)鑄軋復(fù)合研究:①開(kāi)展了半固態(tài)鑄軋復(fù)合界面力學(xué)性能研究,得到了固相率、鑄軋速度、鋼板預(yù)熱溫度與復(fù)合板界面結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)系;②開(kāi)展了半固態(tài)鑄軋復(fù)合界面組織結(jié)構(gòu)研究,確定了半固態(tài)復(fù)合界面的構(gòu)成,提出了復(fù)合板界面結(jié)構(gòu)形成機(jī)理;③基于響應(yīng)面近似模型和模擬退火算法,優(yōu)化了半固態(tài)鑄軋復(fù)合成形工藝,得到了復(fù)合板界面力學(xué)性能最好的條件。在鋼-Al-5Gr半固態(tài)鑄軋復(fù)合板的去應(yīng)力后處理研究中,首先利用彈塑性有限元方法對(duì)復(fù)合板的小變形軋制處理進(jìn)行數(shù)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(kāi)展了鋼-Al-5Gr半固態(tài)鑄軋復(fù)合板的小變形軋制后處理研究,明確了壓下率與復(fù)合板界面剪切強(qiáng)度的關(guān)系,得到了界面剪切強(qiáng)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(fù)合模式,得到了鐵鋁化合物與鐵鋁固溶體交替構(gòu)成的新型界面結(jié)構(gòu),消除了鐵鋁化合物厚層對(duì)界面的脆化作用。采用小變形軋制處理,消除了界面殘余應(yīng)力,進(jìn)一步提高了界面力學(xué)性能,為提升鋼背鋁石墨復(fù)合板成形質(zhì)量提供了一條行之有效的途徑,為擴(kuò)大鋼背鋁石墨復(fù)合板在各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

軋制復(fù)合法被歐洲、日本和美國(guó)等國(guó)廣泛應(yīng)用在軍事和工業(yè)的復(fù)合材料制作中。逡逑軋制復(fù)合法是將鋼板與鋁合金板一同送入軋機(jī)，，利用軋輥施加的壓力，達(dá)到逡逑鋼板與鋁合金覆層結(jié)合、形成復(fù)合板的目的。軋制復(fù)合法的工作原理如圖１－２所示。逡逑大量的實(shí)驗(yàn)和理論研究表明［７＿［９］，軋制復(fù)合法的作用原理是基于裂口機(jī)制．？利用逡逑軋機(jī)的強(qiáng)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(fù)合面破逡逑裂，破裂而出的活化的金屬相互接觸逐漸結(jié)合，然后通過(guò)后續(xù)的熱處理使得結(jié)合逡逑面擴(kuò)大，界面結(jié)合更為牢固。此外，由于異種金屬變形抗力、熱膨脹系數(shù)等參數(shù)逡逑的不匹配，軋制復(fù)合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，也需要通過(guò)熱處理來(lái)消除。一般來(lái)逡逑講，軋制復(fù)合的整體工藝流程由“表面預(yù)處理”、“軋制復(fù)合”、“擴(kuò)散退火”逡逑三部分組成。逡逑澊含金板逡逑軋機(jī)逡逑鋼板＊合板收卷機(jī)逡逑圖１－２軋制復(fù)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(xué)的觀點(diǎn)可以將軋制復(fù)合分為熱軋和冷軋，低于再結(jié)晶溫度的軋制為逡逑冷軋

（２）爆炸復(fù)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(fù)合材料相互撞逡逑擊，在高溫高壓條件下實(shí)現(xiàn)金屬的結(jié)合，詳見(jiàn)圖１－３。最早有文獻(xiàn)記錄的爆炸復(fù)合逡逑實(shí)驗(yàn)是于１９４４年由美國(guó)的ＣａｒｌＬ．邋Ｒ．邋［１８】完成的。１９５７年，美國(guó)的Ｐｈｉｌｉｐｃｂｕｋ成功逡逑實(shí)現(xiàn)了該方法的工業(yè)化應(yīng)用，并申請(qǐng)了相關(guān)專利［１９］。此后，英國(guó)、前蘇聯(lián)、德國(guó)、逡逑曰本等國(guó)家相繼對(duì)其展開(kāi)研究。爆炸復(fù)合技術(shù)投入工業(yè)應(yīng)用并迅速發(fā)展，．１９世紀(jì)逡逑７０年代初，美國(guó)爆炸復(fù)合材料己接近年產(chǎn)５萬(wàn)噸，到９０年代，年產(chǎn)量已超過(guò)百萬(wàn)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(fù)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(guó)對(duì)爆炸復(fù)合法的研究起步于１９世紀(jì)中期，并在上世紀(jì)中后期趨于成熟。逡逑目前對(duì)爆炸復(fù)合的相關(guān)研究主要集中在瞬時(shí)高溫高壓對(duì)復(fù)合成形的作用機(jī)理和復(fù)逡逑合界面的形成機(jī)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(nèi)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(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG335.9

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本文編號(hào)：2666726