铜/钛双金属复合管的热旋锻制备及其界面组织性能

摘要

铜/钛双金属复合管兼具铜的导热性和钛的耐海水腐蚀性,是海军舰船、滨海电站的各类海水管路和蒸汽管路系统理想材料。本文采用热旋锻方法成功制备了界面结合性能良好的铜/钛双金属管,重点研究了变形温度、道次变形量等重要工艺参数对管材结合性能的影响,明确了旋锻过程中双金属的结合机制。研究结果表明,在旋锻温度600~900℃,道次变形量45%~70%的制备工艺条件下可成功制备界面冶金结合、结合性能优异的铜/钛双金属复合管,且旋锻温度越低,所需道次变形量越大。在旋锻温度800℃,变形量54.6%条件下制备的铜/钛复合管的平均界面结合强度为13.3 N·mm^(-1),最大剥离强度可达26.5 N·mm^(-1),整管抗拉强度为303.1 MPa,断后伸长率为23.5%,复合界面在极大的压扁弯曲变形下仍不会分层,变形协调性优异。分析认为热旋锻方法制备双金属复合管的界面结合机制为:两金属表面碰撞接触的瞬间氧化膜因表层金属的流动而破裂,新鲜金属基体互相咬合,实现物理结合,同时界面两侧的原子在高温热激活作用下产生相互扩散,达到冶金结合。