论文部分内容阅读
铝合金／不锈钢层状复合材料兼备了不锈钢的耐蚀性、耐磨性和良好的力学性能,以及铝合金良好的导热、导电、低密度性能的优点,在汽车、航空、化工、炊具和家电等领域有着广泛的应用前景。本文以AA3003铝合金、SUS304不锈钢为母材,使用“表面处理—轧制复合—扩散退火”三步法进行双金属热轧复合。借助剥离强度测试、光学金相显微观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)等多种实验手段,研究了轧制温度、轧制变形量对铝合金/不锈钢层状复合材料界面结合强度及变形分配的影响,以及不同退火温度和时间条件下复合材料界面金属间化合物(IMC)的生长行为。研究得到如下主要结论：(1)探讨了轧制温度与轧制变形量对复合材料界面结合强度的影响规律。当变形量一定时(23.8%),在350℃-500℃温度范围轧制复合时,界面结合强度随着轧制温度的提升而升高；当轧制温度一定时(450℃),在17.6%-39.1%变形量范围内,界面结合强度随着变形量的增加而增大。(2)探讨了轧制温度与轧制变形量对复合材料变形分配的影响规律,提出了四层对称轧制解决双金属复合轧制弯曲的问题。随着轧制温度的升高,复合材料热轧后不锈钢跟铝层的相对变形量差越大,钢层的变形率下降,而铝层的变形率上升；随着轧制变形量的增大,各组元的变形量也增大。采用四层对称轧制复合能够有效消除两层非对称轧制复合造成的复合板向不锈钢侧弯曲的现象,同时能够提高生产效率。(3)利用Pretorius的金属间化合物有效形成热模型,通过选取Fe-Al二元系的最低液相线成分2at.%Fe,98at.%Al为有效浓度,预测了铝／不锈钢复合材料界面反应过程中,FeAl3为最先形成的金属间化合物,随着退火温度的升高以及时间的延长,Fe2Al5开始形成,预测结果与实验结果相符合。(4)铝合金／不锈钢双层轧制复合材料在500℃退火1小时后,界面出现金属间化合物,该金属间化合物主要为Fe2Al5相,其中固溶了4%-5%的Cr元素。界面金属间化合物Fe2Al5的生长是由界面两侧元素的扩散过程控制,其厚度随退火温度和时间的变化符合抛物线规律。通过线性拟合,得出Fe2Al5相的生长激活能为Q=162.3KJ/mol,其生长动力学模型为：