楔横轧复合材料42CrMo/Q235层合轴复合机理实验研究

摘要

一般轴类零件服役环境较为复杂，容易出现疲劳、断裂等失效问题，复合材料因为其优异的性能受到广泛关注。对复合轴类件的研究多集中在等截面复合板、复合棒、复合管成形工艺条件，以及成形后的界面形貌与结合性能的分析上，而对变截面层合轴成形过程机理的研究还较少。楔横轧工艺是生产变截面轴类件较为先进的近净成形技术，较其他工艺具有生产效率高、成形质量好以及易实现机械自动化等优点，本文采用楔横轧制方法实现异种材料的复合。而楔横轧模具的变形区复杂，该工艺下的界面结合机制尚不明确，因此揭示轧制过程中的界面结合机理是关键科学问题。
　　本文在实验的基础上，研究不同轧制工艺参数下，楔横轧42CrMo/Q235复合轴界面显微组织、Cr元素扩散、显微硬度以及拉伸断口表面形貌等界面特性，判断影响楔横轧复合轴的界面结合是否良好及宏观力学性能是否优良的关键工艺参数以及主要的影响方面，从而合理的推断楔横轧复合轴界面复合机理。实验结果表明：在轧制的高温高压下实现了42CrMo/Q235复合轴成形，工艺参数的改变主要影响结合界面的氧化膜破碎和元素扩散来影响界面的结合，轧制温度T和轧制断面收缩率Ψ对界面结合有决定性的影响，界面结合强度随轧制温度的提高出现先增加后减小的趋势，在1100℃时达到最大；界面结合强度随轧制断面收缩率的增加而增加，在65%开始出现缩颈现象，较为理想的轧制断面收缩率为60%；轧前基材直径d以及成型角α、展宽角β对界面结合特性影响较小。判断楔横轧42CrMo/Q235层合轴界面结合过程分为三阶段：物理接触、物理化学作用、扩散阶段。
　　本文研究楔横轧层合轴的界面复合机理，为优化复合轴的成形工艺，以及提高界面结合强度提供实验依据，也为研究其他异质金属材料的轧制复合成形以及界面结合机理奠定了基础。

目录

声明

1绪论

1.1 研究背景

1.2 楔横轧工艺

1.3 国内外研究现状

1.4 课题来源及意义

1.5 课题研究内容

2实验方法与方案

2.1 概述

2.2 实验方案的设计

2.3 本章小结

3工艺参数对界面微观组织影响

3.1 轧制温度对界面微观组织的影响

3.2 断面收缩率对界面微观组织的影响

3.3 基材直径对界面微观组织的影响

3.4 成形角对界面微观组织的影响

3.5 展宽角对界面微观组织的影响

3.6 本章小结

4工艺参数对Cr元素扩散影响

4.1 轧制温度对Cr元素扩散影响

4.2 断面收缩率对Cr元素扩散影响

4.3 基材直径对Cr元素扩散影响

4.4 成形角对Cr元素扩散影响

4.5 展宽角对Cr元素扩散影响

4.6 本章小结

5工艺参数对复合界面显微硬度的影响

5.1 轧制温度对界面显微硬度的影响

5.2 断面收缩率对界面显微硬度的影响

5.3 基材直径对界面显微硬度的影响

5.4 成形角对界面显微硬度的影响

5.5 展宽角对界面显微硬度的影响

5.6 本章小结

6工艺参数对拉伸断口表面形貌的影响

6.1 轧制温度对拉伸断口表面形貌的影响

6.2 断面收缩率对拉伸断口表面形貌的影响

6.3 基材直径对拉伸断口表面形貌的影响

6.4 成形角对拉伸断口表面形貌的影响

6.5 展宽角对拉伸断口表面形貌的影响

6.6 本章小结

7层合轴界面复合机理的探究

8结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢