连续固液法制备白铜/钢复合板组织性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:niqing813
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金属基层状复合材料由于综合了两种合金的物理性能,目前被广泛应用于某些工作条件较为严苛的领域。本文通过连续固/液浇注复合技术成功制备了复合界面良好的铁白铜(Cu-10wt%Ni-1wt%Fe)合金与钢(SAE1010)的双金属复合板。其整体尺寸为650mm×100mm×8mm。通过金相显微镜、扫描电子显微镜和电子探针等观察手段对微观组织进行观察,分析了铁白铜/钢复合板的凝固组织及两种材料的扩散行为。利用拉伸与弯曲等测试等手段,通过测定界面处维氏硬度、界面剪切强度和弯曲强度来分析复合界面的结合情况。通过冷轧与热轧(形变量分别为30%、50%和70%)分析塑性变形对复合界面结合情况与扩散距离的影响。结果表明,铸态铁白铜/钢复合板的铁白铜侧微观组织为树枝状α-Cu(Ni)固溶体,钢侧为铁素体和珠光体。扩散层大部分存在于铁白铜一侧,扩散距离约为1.90-2.18μm,这与通过公式计算得到的1.51μm较为接近。冷轧态复合板的形变量从30%到70%所对应的的界面扩散距离为1.57-1.03μm,热轧复合板的扩散距离为1.90-0.99μm。从包覆率中看出因为铁白铜一侧承受较多的塑性变形,所以扩散距离减小。但是热轧过程中的保温会对扩散有促进作用,所以相比之下热轧扩散距离大于冷轧扩散距离。然而当形变量超过50%的时候,无论冷轧还是热轧都不会对扩散层厚度有影响。从界面剪切拉伸实验中发现所有拉伸剪切试样均在铁白铜处断裂,表明界面的拉伸剪切强度高于铁白铜的拉伸强度。界面显微硬度表明,无论什么状态下的试样,界面区域显微硬度始终高于铁白铜侧的显微硬度,低于钢的显微硬度。三点弯曲试验中铸态试样的弯曲断裂强度σ_f为851MPa,当冷轧试样形变量达到70%时,弯曲断裂强度升高到1105MPa,提升幅度为30%。铸态与冷轧态复合板较高的断裂弯曲强度表明复合板具有良好的抗弯曲能力。本研究证明通过连续的固/液复合方法可以实现铁白铜与SAE1010钢之间的冶金结合。双金属复合板的主要结合方式是元素的扩散结合。
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