电磁感应加热异温轧制制备钛/铝复合板

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钛/铝复合板同时具备了铝的良好导电、导热、低密度和钛的高强度、耐腐蚀、耐磨损、耐高温冲击等优良性能。既能应对更加复杂工作环境,又可以降低生产成本。因此,在航天工业、船舶制造、石油开采、建筑工程等工作环境十分复杂的工业领域具有广阔的应用前景。由于钛、铝金属性能差异很大,目前制备的钛/铝复合板在结合强度和板形控制方面仍然存在较大问题,于是本文采用电磁感应加热进行异温轧制制备钛/铝复合板来提高结合强度,获得变形更加协调的钛/铝复合板。首先,建立静止电磁感应加热钛/铝组合板坯模型,选择合适的参数和线圈形状,使钛板温度达到700℃-900℃,铝板温度100℃-300℃,降低两金属的变形抗力差值,满足钛/铝异温轧制要求,并通过Visual Basic软件对ANSYS进行二次开发,实现板坯移动式感应加热,通过静止电磁感应加热模型与移动电磁感应加热模型对比发现,使用移动电磁感应加热模型,板坯在宽度方向温度分布更加均匀。其次,利用ANSYS LS-DYNA建立钛/铝异温轧制模型,并将感应加热模型的板坯温度导入模型中,得到轧制应力场和应变场,然后对钛/铝复合性能和变形协调性进行分析。最终得出结论:在钛板温度为800℃-850℃,压下率为30%-40%时,复合性能和变形协调都可以满足要求。再次,根据模拟仿真参数建立实验平台制备钛/铝复合板。当钛板温度为850℃(铝板197℃),压下率为48%时,复合界面强度达到77MPa。最后,观察钛/铝复合板界面和断口微观形貌,得到双金属轧制复合机制:轧制过程中钛侧界面产生裂缝,由于铝金属流动性好,铝金属被挤入裂缝中,两种新鲜金属在温度和压力的作用下形成冶金结合。
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