钛系层压金属复合材料制备技术研究

发布时间：2023-06-03 13:12

　　钛系层压金属复合材料兼具钛层的高比强度、强耐腐蚀性和耐热性以及复合层在结构和物理化学上的特殊性能,因此在建筑、石油化工、航空航天以及海洋工程等领域具有广阔的应用前景。复合工艺和界面性能是复合板研究的重点,本文以钛/钢复合板和钛/铝复合板这两种典型的钛系层压金属复合材料为研究对象,探索研究符合其结合特征的复合工艺,并对界面性能进行系统研究。对于钛/钢复合板,钛与钢在室温结合困难且在高温界面易形成脆性相,基于此,本文探索提出了一种新的复合工艺,即钎焊轧制法,通过实验分析研究了热轧及热处理后钛/钢复合板的结合性能、界面显微组织、界面结构演变和力学性能。而对于钛/铝复合板,其各层力学性能和塑性变形能力差异较大,在塑性变形过程中各层相互制约作用使得复合板在整体上表现出与单一金属不一样的变形行为,基于此,本文采用切块法建立了钛/铝冷轧形变模型,明确了结合性能提升和变形协调的关键因素。根据理论分析结果,采用冷轧工艺,研究不同铝强度对钛/铝复合板界面结合性能的影响,分析了钛、铝之间的变形协调性,阐述了钛/铝冷轧复合板结合机理。采用新型复合工艺制备了钛/钢复合板。在纯钛和低碳钢之间加入单一的紫铜T2、B...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
    2.1 钛/钢、钛/铝连接特点及现状
        2.1.1 钛/钢连接
        2.1.2 钛/铝连接
    2.2 钛/钢、钛/铝复合板的制备方法
        2.2.1 钛/钢复合
        2.2.2 钛/铝复合
    2.3 金属层状复合板结合机理及结合强度测定方法
        2.3.1 金属层状复合板结合机理
        2.3.2 界面结合强度测定
    2.4 课题研究背景及研究内容
        2.4.1 研究背景
        2.4.2 研究内容
        2.4.3 技术路线
        2.4.4 创新点
3 钛/钢复合板钎焊轧制工艺及界面性能研究
    3.1 实验流程
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 钎焊预复合工艺
        3.1.3 轧制终复合工艺
        3.1.4 轧后热处理工艺
        3.1.5 拉伸剪切试验
        3.1.6 力学性能研究和界面微观组织表征
    3.2 钎焊和轧制后界面剪切强度变化规律
    3.3 钛/钢复合板界面微观组织变化
        3.3.1 钎焊后界面微观组织特点
        3.3.2 轧制后界面显微组织结构演变
        3.3.3 热处理后界面微观组织特征
    3.4 界面反应生成相对Ti-T2-steel界面失效的影响机理
    3.5 热处理工艺对力学性能的影响
    3.6 本章小结
4 钛/铝复合板冷轧变形理论研究
    4.1 复合板冷轧变形特点
    4.2 形变模型分析
        4.2.1 区域Ⅰ(xa≤x≤L)
        4.2.2 区域Ⅱ(xb≤x≤xa)
        4.2.3 区域Ⅲ(xn≤x≤xb)
        4.2.4 区域Ⅳ(0≤x≤xn)
    4.3 摩擦系数的定义
    4.4 各区域应力的求解
    4.5 各层各向异性屈服准则及参数确定
    4.6 模型结果分析
        4.6.1 模型可靠性的验证
        4.6.2 轧制压下率的影响
        4.6.3 初始铝强度的影响
        4.6.4 钛与铝之间的摩擦系数的影响
        4.6.5 铝层初始厚度的影响
    4.7 本章小结
5 钛/铝冷轧制备工艺及界面结合性能研究
    5.1 实验材料和方法
    5.2 原始钢刷表面形貌
    5.3 钛/铝冷轧复合板界面结合强度
    5.4 复合板各层变形规律
    5.5 钛/铝冷轧复合板剥离表面形貌
    5.6 结合界面特征
    5.7 界面附近变形显微组织及织构
        5.7.1 显微组织
        5.7.2 形变与织构
    5.8 界面结合机理
        5.8.1 表面硬化层和氧化膜的受力破裂
        5.8.2 金属挤压过程
        5.8.3 结合机理
    5.9 本章小结
6 结论
7 展望
参考文献
附录
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3829400