【摘 要】
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钛/钢复合板兼具钢的高强度、低成本,以及钛的耐腐蚀性等特性,在石油化工、船舶、航空航天等领域有着广泛应用潜力。界面结构是影响层状复合板力学性能的关键因素,受到人们的高度重视。本文以工业纯钛（TA2）与Q235B钢为原材料,以不锈钢为中间层材料,采用热轧复合法制备了钛/不锈钢/Q235复合板。研究了复合板制备以及后续退火过程中界面结构的演变,开展了界面结构对复合板力学性能影响的实验与数值模拟研究。研
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钛/钢复合板兼具钢的高强度、低成本,以及钛的耐腐蚀性等特性,在石油化工、船舶、航空航天等领域有着广泛应用潜力。界面结构是影响层状复合板力学性能的关键因素,受到人们的高度重视。本文以工业纯钛（TA2）与Q235B钢为原材料,以不锈钢为中间层材料,采用热轧复合法制备了钛/不锈钢/Q235复合板。研究了复合板制备以及后续退火过程中界面结构的演变,开展了界面结构对复合板力学性能影响的实验与数值模拟研究。研究结果丰富了人们对钛/钢复合板结构演变过程以及界面失效行为的认识,能为钛/钢复合板实际制备以及力学性能的改善提供指导。基于EDS、XRD等表征发现,单层不锈钢中间层能有效抑制轧制复合过程中的Ti C金属间化合物的形成。在热轧态和退火态的钛/不锈钢/Q235复合板中,生成的硬脆相种类一样,在650℃退火后界面硬脆层较薄,950℃退火后界面明显增厚。从不锈钢侧到钛侧,界面依次由σ相（富Cr固溶体）、χ相（金属间化合物）、Ti Cr2+Ti Fe2、Ti Fe等化合物组成。σ相和Ti Fe的厚度相较于χ相和Ti Cr2+Ti Fe2相随温度的变化更加的明显。在950℃高温退火条件下,随着不锈钢层厚度的增加,界面富集的碳元素越来越少,3SS中间层试样界面几乎没有碳元素富集。实验与有限元模拟结果表明,950℃退火试样在平面内压缩过程中,以硬脆层和基体界面的分层失效为主,裂纹总是先萌生于硬脆层与Ti基体的界面;Ti C相对界面的恶化效果比Ti-Fe-Cr严重;金属间化合物层厚越厚,试样界面越易开裂。950℃退火试样在三点弯曲变形过程中,硬脆相自身将发生破碎,没有层裂脱粘的现象发生;硬脆层厚越厚,试样裂纹萌生越早,在失效过程中可承受更大的弯矩;包含Ti-Fe-Cr硬脆层试样比Ti C试样难萌生裂纹,在失效过程中可承受更大的弯矩。
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