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不锈钢-碳钢层合板是利用爆炸-轧制等复合手段使不锈钢与碳钢在界面上实现牢固冶金结合的新型材料,既具备基体碳钢的强度和塑性,又兼有复层不锈钢的耐蚀、耐磨、耐热、光亮等优点。激光弯曲成形技术通过利用高能激光束扫描板材表面形成非均匀温度场所导致的热应力来实现板材塑性变形,以得到预期形状。不锈钢-碳钢层合板(简称不锈钢层合板)激光弯曲既是不锈钢层合板弯曲成形的新方法,又是激光弯曲成形在异种金属层合板材领域的新应用。本文以1Cr18Ni9Ti/Q235A不锈钢-碳钢层合板为研究对象,分析其激光弯折区形成过程及特性,主要完成工作如下:(1)不锈钢层合板激光弯曲实验。利用JK701H型Nd:YAG固体脉冲激光器、数控系统、角度测量系统等设备进行激光弯曲实验,得到角度曲线。激光加载与卸载阶段,板材刚性约束大,角度增加缓慢,整体曲线呈现台阶状;弯曲过程中的应力-应变波动使得角度曲线呈现规律性波动。造成不锈钢层合板与不锈钢板弯曲角度差异的性能参数主要为屈服强度、比热容与热导率三个参数。最后,选取合理参数成型槽型舱壁件。(2)弯折区域材料特性实验分析。不锈钢层合板经激光热作用后不锈钢层晶粒尺寸增大,出现增厚现象;碳钢层组织呈现一定的层次性,热影响区依次为晶粒变形区、动态结晶区、晶粒细化区及晶粒生长区。不锈钢层与碳钢层硬度值增大,不锈钢层的最大硬度于EALE=5.25J/mm时达到290HV;碳钢层最大硬度相对母材提高46HV。利用电子探针对弯折区C、Fe、Cr、Mn、Ni、Si六种元素的分布情况进行线扫描分析,除C元素外,其余五种元素没有出现宏观偏析现象,C原子与界面处出现累积现象。层合板界面由于碳原子的间隙扩散,铁素体带增宽至201μm,实现层合界面的高强度结合。(3)不锈钢层合板弯折区增厚现象研究。不锈钢层合板在加热过程中晶粒生长,尺寸增大,产生“热膨胀增厚”;正向弯曲过程中,晶粒在弯曲应力作用下挤压伸长,产生“挤压增厚”,在二者的作用下,板材厚度增加,且“热膨胀增厚”占主导地位。增厚现象主要出现在上层不锈钢及碳钢层,碳钢层增厚值所占比重大于69%。研究功率、扫描速度、扫描次数、离焦量等能量参数对增厚值的影响规律,最后提出“参数优化”、“多道扫描”与“增加扫描间隙冷却时间”三种控制方法。本文通过对不锈钢-碳钢层合板激光弯曲成形过程及弯折区特性的研究,有助于加深激光弯曲机理的理解,同时为激光精密高质量成形提供了理论和试验依据。