钢/铝轧制复合界面化合物的抑制效应研究

摘要

随着现代工业生产技术的发展，对产品材料的性能提出了更高、更严格的要求：如具有高的强度、高的韧性和小的比重；其次要求提高合金的耐蚀性并且成本较低；再者，提高金属材料的耐热性能是为发展航空航天及其它许多工业技术而提出的又一迫切要求。由此，金属复合材料便得到了迅速的发展。另外，随着人们审美观念的提高和制品使用条件的日益苛刻，特别是铬、镍资源的日趋缺乏，所以以节约稀缺资源为主要目的的复合钢板不仅使用更趋广泛，而且显示出了十分突出的经济效益。如今，对复合板界面结合强度和变形规律的研究一直是各国学者关注的重要问题。
　　 要获得高品质的复合带材，就必须在高温时能抑制界面化合物的生成，提高钢铝复合材料结合强度和加工性能。本文通过对复合前的铝材料熔入不同含量的Si元素，经过与低碳钢的冷轧工艺复合，研究硅对于复合界面化合物的抑制作用。对不同Si含量的铝板复合后的样品进行分组比较，使用金相显微镜和扫描电镜进行了组织分析，发现钢/铝复合材料界面产生的化合物属于Fe-Al化合物，以FeAl5居多。通过热力学的角度，计算了铁-铝化合物生成的自由能，确定了铁-铝化合物生成顺序为FeAl-FeAl2-FeAl5-FeAl3，铁-硅化合物的生成顺序为Fe3Si-Fe5Si3-FeSi-FeSi2，即硅含量从低向高的方向进行，发现铁-硅化合物比铁-铝化合物在退火过程中更容易生成，实验结果表明微量元素Si的加入能显著抑制钢/铝界面Fe-Al化合物的生成，抑制效果随着硅含量的增加而越发明显。这为找到有效地抑制钢铝复合材料高温时界面化合物生成的方法提出了一个方向。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

一、复合材料的定义及分类

(一)复合材料的定义

(二)复合材料的分类

二、复合材料的发展及历史回顾

三、复合材料的制备方法

(一)爆炸复合法

(二)铸造复合法

(三)挤压复合法

(四)轧制复合法

(五)扩散复合法

四、金属层状复合技术的新进展

(一)高速热浸镀技术

(二)喷射沉积复合技术

(三)液态、半固态加工复合技术

(四)反向凝固复合技术

五、复合机理简介

(一)能量理论

(二)金属键理论

(三)扩散理论

(四)再结晶理论

(五)金属膜破裂理论

(六)机械啮合理论

(七)位错理论

六、研究的内容及意义

(一)研究意义

(二)研究内容

第二章 实验

一、实验设备与实验原料

(一)实验设备

(二)实验原料

二、实验方案

三、铝合金带材的准备

(一)铝合金样品的制备

(二)铝合金样品的轧制

四、钢材的前期处理

(一)钢材轧前表面预处理研究

(二)轧制前后对钢材的扩散热处理研究

(三)钢材轧前表面处理

五、轧制复合过程

第三章 热处理与实验结果

一、热处理实验

(一)实验一方案

(二)实验二方案

二、热处理结果

(一)实验一结果

(二)实验二结果

第四章 复合界面化合物的抑制机理研究

一、硅元素对于实验研究的影响

二、铁铝化合物的特点

三、界面金属化合物的热力学分析

四、界面金属化合物的扫描电镜分析

第五章 结论

参考文献

个人简历及在学期间的研究成果和发表的学术论文

致谢