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一种高性能钢-铝-铝合金过渡接头高效轧制成形方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-26 16:35:02

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 续培文 | 2023-10-26 16:35:02

本发明涉及金属层状复合材料制备技术领域,具体涉及一种高性能钢‑铝‑铝合金过渡接头高效轧制成形方法,包括如下步骤:S1、准备待轧制材料;S2、极限非对称预制滚花面钢‑铝复合板;S3、极限非对称预制滚花面铝‑铝合金复合板;S4、待复合面处理;S5、待复合面加热;S6、芯表异温平辊轧制;本发明在极限非对称预制滚花面钢‑铝复合板和预制滚花面铝‑铝合金复合板过程中,利用组元性能极限和滚花辊,实现组元变形协调;利用感应加热,实现钢‑铝复合板与铝‑铝合金复合板经过三号夹送辊组坯后,芯部到表层温度从高到低的分布模式,提高轧制过程中钢和铝合金组元变形均匀性,协调组元变形,改善基体性能。

现在世界各国使用的钢-铝过渡接头主要由爆炸复合法制备而成,厚度超过了22mm。然而,爆炸复合法制备的过渡接头在实船制造及使用过程中出现了裂纹、分层甚至直接开裂现象,严重影响了舰船的使用安全和可靠性。本发明针对上述问题提供了一种高性能钢-铝-铝合金过渡接头高效轧制成形方法。

钢以其低廉的价格、可靠的性能,在机械、建筑、家电以及船舶等行业获得广泛的应用。随着社会的不断发展,铝及铝合金以质轻、耐腐蚀性好、导电导热性好等特点,也逐渐在材料市场上占据重要的地位,并在一些地方取代了钢制品。如为了轻质化,大型船舶建造过程中主船体采用钢结构,而上层建筑和甲板室等采用铝合金结构,从而极大地降低船舶重心,减轻船舶质量,为提高航行速度和增加航行稳定性提供支持。为此,在钢和铝共用场合,钢和铝之间地牢固连接就显得非常重要。最初,钢和铝之间采用搭接螺钉或铆接,但是这种连接方式容易造成钢和铝接触面被腐蚀,需要不断地进行维修。为了解决钢和铝之间的连接问题,钢-铝过渡接头被提出,以实现钢结构和铝合金结构之间的连接,获得了广泛的应用。

学校师资力量雄厚,队伍结构趋优。现有专任教师2116名,其中具有博士学位的1096名,具有教授、副教授等高级专业技术职称人员967名,博士生导师185名,具有院士荣誉的特聘教授16名,全国杰出专业技术人才3名,何梁何利基金获得者3名,教育部科技委学部委员1名,国务院学位委员会学科评议组成员2名,国家“万人计划”科技创新领军人才6名,国家“万人计划”百千万工程领军人才1名,“长江学者奖励计划”特聘教授6名,“长江学者奖励计划”讲座教授2名,国家杰出青年基金获得者11名,国家级教学名师2名,“新世纪百千万人才工程”国家级人选17名,中青年科技创新领军人才4名,国家优秀青年基金获得者9名,全国百篇优秀博士论文获得者3名,中央联系的高级专家4名,享受政府特殊津贴教授127名,教育部新世纪优秀人才18名,山西省“三晋学者”特聘教授4名,山西省“青年三晋学者”9名,山西省青年拔尖人才6名,省级优秀专家11名,省级教学名师24名,山西省委联系的高级专家61名,山西省“新世纪学术技术带头人333人才工程”20名,山西省学术技术带头人42名,山西省高校青年学术带头人36名。

本发明在极限非对称预制滚花面钢-铝复合板和预制滚花面铝-铝合金复合板过程中,利用组元性能极限和滚花辊,实现组元变形协调;利用感应加热,实现钢-铝复合板与铝-铝合金复合板经过三号夹送辊组坯后,芯部到表层温度从高到低的分布模式,即,芯部的铝层温度大于表面的钢层温度和铝合金层温度,提高轧制过程中钢和铝合金组元变形均匀性,协调组元变形,改善基体性能;同时借助芯表异温和滚花面轧制,增大中间纯铝层变形量,提升铝基体性能;利用加热使铝面微氧化,轧制时可以将氧化层粉碎并弥散分布氧化铝在界面上,进而增强界面结合强度,阻碍热处理钢-铝和铝-铝合金界面扩散,降低界面热敏性。

本发明可以协同调控界面高强结合与组元变形协调所需的压下率,解决钢-铝-铝合金过渡接头轧制过程中存在的组元变形不协调、界面结合强度低、组元基体性能差异等问题,实现高性能过渡接头轧制制备。

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