复合板轧制界面处理方法综述.pdf

第32卷第2期
甘肃治金
Vol,. 32 N
2010年4月
GANSU METALLURGY
Apr.,2010
pr
文章编号:1672-4461(12010)02-0020-04
复合板轧制界面处理方法综述
杨栋,刘波
(莱芜钢铁集团有限公司股份型钢厂大型轧钢车间,山东菜芜271104
摘要:金属基复合材料因具有较高的比刚度、比强度、耐磨性和高温性能,而具有可设计性,是一种高性能先进材
料,在航空、航天、汽车等领域具有良好的应用前景。而其复合界面的结合机理对其性能是最为关键的因素。本文
介绍了有关复合板轧制界面处理常用的几种方法如机械处理法、化学处理法、电化学处理法、其他处理法,以及其
优缺点和使用条件。采用这些方法可以有效改善复合板界面的性能。
关键词:复合板;界面;处理方法
中日分类号:TG335.81
文献标识码:A
Summaries for Treatment Method of Clad Plate Rolling Interface
YANG Dong, LIU Be
(Laiwu Iron &Steel Co. Ltd, Laiwu 271104, China
Abstract Metall matrix compsites exhibits a high specific stifness and strength, lower wear rate, and good mechanical pr-
pities at the elevated temperature. furthermore, it can be designed and fabricated according to the aim of applicationns. in
this paper we introduce some eatment methods of compound plate interface, such as mechanical treatment chemical treat
ment elec rochemical treatment and assorted treatment; and advantages or disadvantages about them. even more it refers to
their using conditions. using these methods we could improve properties
Key Words: compound plate; interface; treatment method
界面结合方式、界面扩散层厚度及其微观组织形态
等多方面影响。
将两种或两种以上的材料复合而成的复合材
料,其物理、化学、力学性能及价格差别于单一材料,2界面处理方法
具有许多单一材料所不具有的优点,被广泛地应用
复合板界面处理方法有很多种,不同的处理方
于各个领域。轧制方法以其成本低,效率高,设备少法,有着不同的优缺点。而总体说来,现在工业上复
等优点成为一种非常具有潜力的大规模生产金属层合板界面处理方法有四大类:机械处理法化学处理
状复合材料的制备加工方法。界面结合机理是最为法、电化学处理法和其他处理法。而不同种类的
关键的因素。
表面处理对界面和复合材料性能的作用是不同的,
界面是一个以两个均匀相为分界的面,是复合下面就这四大类复合板界面处理方法作介绍。
材料特有的而且是极为重要的组成部分,界面的存2.1机械处理法
在及其在物理、化学方面的作用,才能使两种或两种2.1.1喷九处理法
以上的材料复合起来形成性能优良的“复合材
喷丸处理是利用高速喷射的细小弹丸在室温下
料”?。在金属及复合材料中,界面对材料内载荷撞击受喷工件表面,使表面材料在再结晶温度下产
的传递、微区应力和应变、残余应力、增强机制和断生强烈的塑性变形和加工硬化,并产生较大的残余
裂过程,以及导电、导热、热膨胀等物理和力学性能应力,从而提高工件表面强度、硬度、疲劳强度和抗
有着极为重要的作用和影响?。
应力腐蚀能力,降低材料的缺口敏感性
复合板材界面结合强度由界面层结构决定,受
最近,日本研究者发明了微粒镶嵌镀膜技
蓝郢监理E- mril: GSLYJLG126m
M SAERYNAW、Te:09318565486
第2期
杨栋,等:复合板軋制界面处翌方法综述
术?,该技术首先用粒径为几十微米、硬度高于工
金属磷酸盐处理(磷化处珅)是金属表面化学
件表面的微粒以近音速(150~200m/s)冲击基体,处理方法之一(见图2),是提高金属抗蚀性能的一
并使徽粒镶嵌于基体中形成复合表面然后换用Sn、种很有效的方法,是钢铁表面防护的常用方法。
Ag, Mos2等软质金属微粒或具有固体润滑特性的微
粒实施二次冲击,在硬质微粒复合面的基础上生成
厚达几微米的镀膜层。该方法可实现既增加材料表
面强度,又降低摩擦系数,从而达到减少磨耗、延长
材料使用寿命的目的(见图1)。
分为产生的力
肉宗力
图2测化膜的表面形貌
中总
含工方
着我国汽车、纺织、船舶、机械制造等工业的
不断发展,磷化处理方法也不断发展。化处理是
在礫酸或礫酸盘的稀溶液中,通过化学反应在金属
图1喷丸处理后的应力分布图
表衝除脂后,形成不溶性磷酸盐膜的过程磷化液主
要由成膜剂、促进剂及添加剂组成。
2.1.2れ打毛法
基体表面预处理是影响涂层性能特别是涂层结
机械打毛法就是运用机械进行表面打磨,除去合强度的主要因素。磷化处理可以在钢表面上形成
表面的氧化物或油脂,增强复合力的一种表面处理一定厚度和孔隙率的磷化膜,不仅可以提高涂层
方法。处理过程一般运用氧化铝或硅石颗粒进行磨(漆膜)的附着力,而且可以改善涂层的丰满度,提
擦,这样可以改变基体表面的化学性能,从而引发诱高涂层的性能。磷化处理形成的磷酸盐薄层与棊体
导反应,增强结合力?。一般实验室用的都是用钢金属的粘结强度很高,抗胺粘的能力很强。在混合
刷打磨法,即将要加工件经过钢刷打磨后,再进行复摩擦或边界摩擦下,磷化处理可以改善零件的耐磨
合加工。
性能。
在大变形量轧制复合时,如果表而过于光滑,就2.2.2其他化学处理法
容易沿着界面滑出,复合强度较低。运用机械处理
在复合加工前,可以将一些耦合元素加人加工
方法,工件表面打毛方式可使工件表面变得叫凸不件的表面,待加工后既可以在界面处起到强化作用。
平即使之表面粗檍,使接触面积変大?。可以最大而耦合元素有很多种,最常用的就是硅烷。
限度的提高复合板的剪切强度。而这种方法因其工
大量的研究可以充分的表明砫烷的运用可以提
艺简单、设备少、易操作等优点已经被广泛应用于各高铝连结结构的耐磨性。这是由于金属(氧化
种复合板的生产中。
物)和硅烷形成稳定的共价键联接。并且为界面可
而在机械处理过程中,也伴随着脱脂过程。脱能产生的变形提供了一个聚合体和金属的变形区
脂阶段一般运用环保溶液如:三氯乙烯、全氯乙烯、域,而这个聚合体是易于应力转移的。硅烷处理可
氯甲或者选择未氯化的溶液,比如甲基酮甲醇、以用作为独立的过程或是一个复杂的预处理过程的
甲萃或丙酮。尽管这些都对机械处理都很有效,还一部分。而其他的耦合元素的方法在一些粘结试