论文部分内容阅读
轧制复合板是一种非常重要的复合材料,它结合了复板的功能性如耐腐蚀性、高温抗拉强度以及基板的结构性,提供了复合材料优良的变形特性,且降低了生产成本;但是轧制复合板受制造工艺、生产条件以及服役环境等因素的限制,在轧制加工过程中,因相变和不同的热膨胀系数等因素而产生的较大残余应力,会对力学性能以及变形特性造成影响,甚至对抗应力腐蚀性能造成影响;以及在不同厚度比或者高温状态下服役力学性能的改变等问题,会对后续加工性能、使用性能产生较大影响,从而在实际使用过程中引发严重的质量事故,因此对于轧制复合板变形特性及其影响因素的研究具有重大实际应用价值。本文以某钢铁企业生产的8825/X52、3Cr13/Q345及2205/AH36轧制复合板为例,通过一系列实验,探究了轧制复合板的力学性能及变形特性,分析了其力学性能及变形行为的影响因素,并测定了残余应力和抗应力腐蚀性能,为实际生产过程中制定复合板良好综合力学性能的变形工艺提供科学依据。为了探究轧制复合板的力学性能及微观塑性断裂行为,本文首先进行了常温拉伸、高温拉伸、三点弯曲以及原位拉伸实验。实验结果表明:在常温拉伸实验中,复合板具有优良的力学性能,即延伸率提高,且抗拉强度仅有小幅度的降低;在高温拉伸实验中,随着温度的升高,复合板的应力-应变曲线呈下降趋势,其抗拉强度也呈下降趋势,伸长率则不断增加,表现出良好的塑性加工能力,其中8825/X52复合板的应力-应变曲线符合“超塑性”材料的拉伸曲线特征;在三点弯曲实验中,在弯曲至两臂相互平行的实验中,复合板均表现出了良好的弯曲变形能力,变形结束时,试样的弯曲外表面均无肉眼可见缺陷;在原位拉伸实验中,复合板经历了较长的裂纹亚稳扩展阶段,才失稳断裂,且界面处裂纹均出现在拉力载荷达到最大值之后,说明轧制工艺制备的复合板,具有良好的韧塑性和界面结合强度。为了测定轧制复合板力学性能以及变形特性的影响因素—残余应力,本文应用课题组提出的一种新的残余应力测量方法,即“比容差法”,对复合板界面处的三维残余应力进行了测量分析。结果表明:在复合板界面处,单层组元相变不均匀引起的体积变化不均匀产生了残余应力,其中法线方向的应力分量?_z在数值上较大,横向应力小约5倍至一个数量级。为了测定轧制复合板抗应力腐蚀性能,本文以8825/X52复合板为例,分别从自然腐蚀电位与外电源施加特定电位两个方面,即浸泡实验和电化学腐蚀实验进行抗应力腐蚀研究。结果表明:在3.5%NaCl实验条件下,最大的腐蚀速率为0.0026g/(m~2×h),换算为相对质量变化达到0.098‰;另一方面,腐蚀电流密度降低了5.5%,电荷转移电阻相差小于12%。