鋼-鋁復(fù)合板工藝和實(shí)驗(yàn)過(guò)程

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1、鋼-鋁復(fù)合板復(fù)合工藝和實(shí)驗(yàn)過(guò)程1實(shí)驗(yàn)材料的選擇鋼。實(shí)驗(yàn)用的鋼為碳鋼板，規(guī)格有HxB=(5.0~15.0)mmx(800?1250)mm,在厚比分配規(guī)律和結(jié)合強(qiáng)度和界面的硏究中分別使用了兩種鋼板與鋁板復(fù)合軋制，然后進(jìn)行研究。鋁。實(shí)驗(yàn)用的鋁為鋁板，規(guī)格為180mmx50mmxO.5mm,化學(xué)成分見(jiàn)表2.2。1050純鋁板在本論文中主要用于鋼-鋁復(fù)合板的厚比分配的硏究、鋼-鋁復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度和界面形貌的研究和熱軋復(fù)合后的鋼-鋁復(fù)合板的軋后擴(kuò)散退火處理的硏究。2車(chē)L制復(fù)合工藝的確定本文通過(guò)對(duì)爆炸焊接法、擠壓復(fù)合法、鑄軋法、電磁連鑄復(fù)合法

2、和軋制復(fù)合法等幾種復(fù)合方法的優(yōu)缺點(diǎn)、產(chǎn)能和投資情況的綜合分析,選擇禮制復(fù)合法作為鋼-鋁復(fù)合板的復(fù)合方法。軋制方法成本低、產(chǎn)量高，而且工藝技術(shù)及裝備較為成熟，作為一種金屬層狀復(fù)合的工藝方法在本世紀(jì)30年代就弓胞了一些研究者的關(guān)注。車(chē)L制工藝不僅用于實(shí)現(xiàn)復(fù)合的坯料的進(jìn)一步加工，而且也用來(lái)作為一種有效的復(fù)合制備技術(shù)。軋制技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)不存在像電鍍和物理化學(xué)方法覆層所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題,是一種具有g(shù)E常好的發(fā)展?jié)摿Φ慕饘賹訝顝?fù)合材料制備加工技術(shù)。熱軋復(fù)合可以在較小的軋制變形率下實(shí)現(xiàn)復(fù)合，是生產(chǎn)復(fù)合板材高速有效生產(chǎn)的

3、方法；冷軋可以減少對(duì)鋼-鋁板的預(yù)熱處理，節(jié)約能源降低成本，但是需要在較大的變形量下才能實(shí)現(xiàn)復(fù)合，同時(shí)板形的彎曲和跑偏比較嚴(yán)重。在本文中采用了熱冷軋對(duì)比研究的方法。2.2.1熱軋復(fù)合的實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)采用傳統(tǒng)的四步驟工序，如圖2.1所示，即試樣表面處理一軋制前預(yù)熱一軋制復(fù)合一軋后退火處理。用2-1熱軋鋼/鋁復(fù)合板示意閣2.2?1.1表面處理在表面處理方面，不管是對(duì)鋼板表面還是對(duì)鋁板表面都是為了除去它們表面的氧化層，使其暴露處新鮮的金屬和在金屬表面表面上達(dá)到一定的粗糙度，從而使金屬在軋制復(fù)合時(shí)能實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)合。本實(shí)驗(yàn)所采用的表面處理方

4、法是熱軋復(fù)合前，鋼板表面采用10%HCI溶液浸泡，鋁板采用10%NaOH溶液浸泡，然后在清水中除去表面的殘余HCI和NaOH溶液和生成物，在空氣中晾干，然后用鋼刷將鋁板試樣表面打毛，用手提電動(dòng)砂輪將鋼板試樣的結(jié)合面打毛，并盡可能使它們的打磨表面有一定的粗燥度，然后用丙酮溶液浸泡以除去表面打毛時(shí)留下的油污和磨削等，最后用無(wú)水乙醇擦洗表面，將剛才鋼板和鋁板打毛的表面對(duì)合即可進(jìn)入下一步工藝。2.2.1.2軋制復(fù)合在軋制復(fù)合之前首先將表面處理好的鋼鋁板進(jìn)行軋前的預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度的選取根據(jù)Fe/A1合金的相圖，確定預(yù)熱溫度為300°C

5、-500°Co所以熱軋溫度本實(shí)驗(yàn)選擇為300°C、400°C.450°C和500°C。再對(duì)其中選取結(jié)合最好的復(fù)合板做壓下量的測(cè)試，由于壓下量的大小直接關(guān)系到鋼-鋁界面的結(jié)合情況，太小不能達(dá)到理想的結(jié)合狀況，太大會(huì)使鋼鋁撕裂并嚴(yán)重的彎曲和跑偏，產(chǎn)生加大的軋后殘余應(yīng)力，降低復(fù)合板的再加工性能，所以在熱軋復(fù)合時(shí)，本文選擇的壓下量為20%~40%o通過(guò)比較各個(gè)預(yù)熱溫度和軋制壓下量下各復(fù)合板的界面結(jié)合強(qiáng)度和形貌，從而得到最佳的熱軋復(fù)合工藝。2.2.1.3軋后賺理軋后熱處理即退火可以促進(jìn)金屬原子問(wèn)的相互擴(kuò)散及引發(fā)其他復(fù)合機(jī)制的發(fā)生，明顯増

6、強(qiáng)復(fù)合板的結(jié)合強(qiáng)度。結(jié)合強(qiáng)度與退火溫度和退火時(shí)間有關(guān)，適當(dāng)?shù)募訜釡囟群蜁r(shí)間可以提高結(jié)合強(qiáng)度，過(guò)分或不充分的加熱溫度和時(shí)間將不利于結(jié)合強(qiáng)度的提高。本實(shí)驗(yàn)選擇的退火溫度和時(shí)間為450°C/5h、450°C/IOh、500°C/2h、600°C/0.5h和600°C/Ih,分析找出最佳的退火制度。2.2.2冷軋復(fù)合的實(shí)驗(yàn)方案在冷軋復(fù)合鋼/鋁復(fù)合板時(shí)，采用無(wú)預(yù)熱處理的三步驟，即表面處理一軋制復(fù)合軋后熱處理。表面處理同熱軋復(fù)合時(shí)一樣，冷軋時(shí)采用壓下量為55%,鋼仍為SS400鋼板，鋁則采用的為4045鋁合金和7072鋁合金。在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程

7、中，主要是針對(duì)熱軋復(fù)合時(shí)所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)一步探索，解決熱軋復(fù)合板在擴(kuò)散退火時(shí)結(jié)合界面產(chǎn)生金屬間化合物和空洞的問(wèn)題，同時(shí)硏究4045（含Si）鋁合金和7072（含Zn）鋁合金不同化學(xué)成分對(duì)熱處理后的鋼/鋁復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度和結(jié)合界面的影響。最后通過(guò)熱軋和冷軋兩種軋制復(fù)合鋼/鋁復(fù)合板的研究結(jié)果中，探索出鋼/鋁軋制復(fù)合的最佳工藝和熱處理工藝。2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備的主要參數(shù)在實(shí)驗(yàn)中用到的主要設(shè)備和儀器有二輥同步軋機(jī)，剪板機(jī)，電阻式加熱爐和金相預(yù)磨機(jī)，拋光機(jī)、電吹風(fēng)和剪刀等。軋機(jī)的主要工作參數(shù)：軋制復(fù)合為0360mmx600mm二輥同步軋機(jī)，軋制速

8、度0.43m/s,壓下速度0.05mm/s,主電機(jī)功率為130kwo加熱的電阻式加熱爐爐溫誤差＜5°C。