1、鄭州大學碩士學位論文型內感應加熱鋼/鋁雙金屬復合成型工藝姓名:張躍申請學位級別:碩士專業:材料加工工程指導教師:吳振卿20070520 界面結合較差,而且出現空隙、裂紋等缺陷。兩種金屬的結合為機械結合,宏觀表現為施加很小的外力兩種材料便脫離,脫離的金屬表面無明顯金屬光澤。可見體積比對雙金屬復合界面有著很大的影響。這里選用體積比為5.4:l,8:l,ll:1三種情況進行分析,其金相顯微組織如下圖3.2所示:表3.2不同體積比時界面結合情況Table3.2Surface situation under different volumesratio結合情況機械結合機械結合部分結合部分結合結合良好結合

2、良好 (c體積比為¨:I圖3.2不同體積比下的結合界面的顯微組織Fig3.2Micro-structures ofinterface in different volumesrates 圖3.3不同預熱溫度時界面金相組織圖 好的冶金結合界面。具體設計如下表3.4。表3.4制備試樣的工藝參數(芯材預熱700"CTab3.4The process technical parameters ofsamples表3.5不同金屬液溫度和體積比下界面結合情況(芯材預熱700"C Table3.5Surface situation under different preheat

3、ing temperature and volumes'rates 2群3拌圖3.4不同體積比和澆注溫度時金相組織圖Fig3.4Interface metallurgical structure with different volumes and casting temperatures所得的界面結合情況如表3.5,金相組織如上圖3.4。三種情況下,l拌試樣對體積比為5.5:l時,澆注金屬液的量較少,同時澆注金屬液溫度也較低,相應減少對芯材的熱作用時間,界面結合較差。2祥和3群試樣,當體積比選擇為8:1和ll:l時,澆注金屬液的溫度增加,澆注的金屬液量增加,金屬液對芯材的熱 化140

4、0Hz圖3.5不同頻率下界面SEM顯微組織圖SEM with different frequencyFi93.5Figure ofinterface分析圖3.5,三種頻率下的試樣均獲得了冶金結合。隨著感應電磁頻率的提高,雙金屬復合材料的界面結合越好,原子兩側的擴散能力增強,復合層變寬。在頻率為800Hz時,雖然在加熱過程中由于集膚效應的影響工件的表面透入深度相對較深,但是金屬液澆注鑄型后受電磁力作用不強,電磁頻率較低,工件產生的感應電流較低,加熱效率低,界面的擴散層厚度較窄。當頻率提高到1400Hz 時,電磁感應加熱效率高,雖然工件的表面透入深度相對較淺,但是感應加熱金屬時,強大的變頻電流經感

5、應線圈產生很強的磁場,產生電磁力。被熔化的金屬 第四章鋼/鋁復合材料的界面組織與性能4.1引言界面是雙金屬復合材料研究的重點,界面的結合情況決定了雙金屬復合材料的性能。界面處常常會出現裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。界面的裂紋受許多因素的影響,包括cTE(熱膨脹系數以及彈性與塑性應變的不匹配【4l】。雙金屬復合材料的抗裂紋穿透能力受三個因素的影響1421:界面結合能R、模量錯配Ez,'El、彈性殘余應變以I。在高界面結合強度的情況下,裂紋能夠穿透界面,但是如果模量錯配大時,界面穿透會變的相當困難。同樣,界面位錯也會影響裂紋偏轉標準。界面結合強度的好壞通過裂紋沿界面的傳播難易程度來決定。本章通過砂型鑲鑄法,在對碳鋼預熱到730,鋁合金液澆注溫度750,體積比(鋁合金液比碳鋼為8:l,經350退火l小時的工藝條件下鑄造得到性能較優的雙金屬復合鑄件。對復合層的顯微組織進行了研究分析,同時對復合材料在受力受熱變形時,其微裂紋萌生等變化進行初步分析。同時對復合層組織進行分析、測試,分析鋼/鋁液固結合過程中界面反應機制。4.2鋼/鋁復合材料界