金属层状复合板轧制成形与界面

本书系统阐述了金属层状复合板的轧制理论、工艺及界面结合机理，并以作者所在科研团队的真实研究成果为典型案例，聚焦金属轧制复合板的全周期技术体系，梳理了轧制复合工艺控制准则及界面优化方法，为该材料的制备应用提供了实验与理论支撑。全书共8章：第1章综述了金属层状复合板材的基本概况、制备方法及应用场景等研究现状；第2章通过解析轧制复合中异种金属协同塑性变形与力学特征及其对界面物理结合的影响机制，讨论了界面反应扩散与冶金结合的形成过程；第3 ~ 4章通过分析铜/铝复合板异步冷轧复合界面的生成演变规律，提炼出异步轧制界面强化的基础理论与技术原则；第5 ~ 7章通过研究钛/铁复合板材的同步异温轧制及冲压过程，建立了复合板拉深成形的塑性力学模型，并基于数值模拟与实验结果总结出拉深缺陷的抑制方法；第8章拓展至钢/镍、钢/铝、镁/铝等复合板材的制备与应用，简述不同类型组元的工艺特点与性能优势。
本书可为金属层状复合材料研发、生产与应用的科研人员、工程师和高校师生提供有益的借鉴与参考。

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第1章 绪论
1.1 金属层状复合材料概况及发展趋势 001
1.1.1 金属层状复合材料的发展历史 002
1.1.2 金属层状复合材料的研究现状及趋势 003
1.2 金属层状复合材料复合理论 004
1.2.1 机械啮合理论 004
1.2.2 金属键理论 004
1.2.3 能量理论 005
1.2.4 扩散理论 005
1.2.5 薄膜理论 006
1.2.6 位错理论 006
1.2.7 再结晶理论 006
1.2.8 Bay N 理论 006
1.3 金属层状复合材料的制备技术 007
1.3.1 固-固复合技术 007
1.3.2 液-固复合技术 012
1.3.3 液-液复合技术 015
1.4 金属层状复合材料制备新技术 015
1.4.1 累积叠轧复合技术 015
1.4.2 自蔓延高温合成技术 018
1.4.3 金属粉末-板带复合轧制技术 020
1.4.4 喷射轧制技术 021
1.4.5 激光熔覆技术 023
1.4.6 轧制复合技术前沿 025
1.5 金属轧制复合板的应用 026
1.5.1 耐腐蚀材料 026
1.5.2 结构材料 028
1.5.3 导电、导热材料 029
1.5.4 多功能复合材料 030
1.6 双金属复合板轧制工艺的关键技术与控制方法 031
1.6.1 原始板材的选择与匹配 031
1.6.2 原始板材的轧制前处理 031
1.6.3 轧制复合过程的工艺参数 032
参考文献 033

第2章 双金属轧制复合变形力学分析及界面结合机理
2.1 双金属复合板的轧制变形区分析 037
2.1.1 板材轧制过程变形区的数学解析法描述 037
2.1.2 双金属复合板的同步轧制变形区分析 041
2.1.3 双金属复合板的异步轧制变形区分析 043
2.2 轧制复合界面的物理结合 044
2.2.1 轧制复合过程的界面物理结合机理 044
2.2.2 轧制复合过程的金属表面层结构特点及演变 046
2.2.3 轧制复合过程中金属表面层结构对界面结合状态的影响 048
2.2.4 轧制复合界面物理结合的形成过程 051
2.2.5 异步轧制复合界面的强化机制 054
2.3 轧制复合界面的冶金结合 055
2.3.1 热轧复合过程的界面冶金结合机理 055
2.3.2 轧后热处理过程的界面冶金结合机理 057
2.3.3 界面反应扩散与物相生成 059
2.3.4 界面物理结合与冶金结合的关联性 060
参考文献 062

第3章 铜/铝复合板的异步冷轧及界面性能
3.1 铜/铝异步冷轧复合工艺 065
3.1.1 铜/铝复合板的轧制力与板形调控 065
3.1.2 异步冷轧复合工艺参数的选择与优化 067
3.1.3 铜/铝复合板的制备过程 070
3.1.4 铜/铝复合板的微观组织表征 072
3.1.5 铜/铝复合板的力学性能检测 073
3.2 异步速比对铜/铝复合板组织与性能的影响 075
3.2.1 异步速比对铜/铝复合界面微观组织的影响 075
3.2.2 异步速比对铜/铝复合界面结合强度的影响 076
3.2.3 不同异步速比下铜/铝复合板剥离表面形貌 077
3.2.4 异步速比对铜/铝复合板拉伸性能的影响 082
3.2.5 同步与异步轧制的铜/铝复合板拉伸断口形貌分析 083
3.3 组元金属初始性能对铜/铝复合板界面结合的影响 088
3.3.1 组元金属初始性能对铜/铝复合界面结合强度的影响 088
3.3.2 不同组元金属初始性能的铜/铝复合板剥离表面形貌 090
参考文献 094

第4章 铜/铝复合板的退火处理及界面反应扩散
4.1 退火温度对铜/铝复合板组织与性能的影响 095
4.1.1 退火温度对铜/铝复合界面扩散层形貌的影响 096
4.1.2 退火温度对铜/铝复合界面结合强度的影响 098
4.1.3 不同退火温度下铜/铝复合板剥离表面形貌 099
4.1.4 退火温度对铜/铝复合界面附近显微硬度的影响 104
4.1.5 不同退火温度下铜/铝复合板与组元金属层的拉伸性能 105
4.1.6 铜/铝复合板及界面的拉伸变形行为和失效分析 108
4.1.7 不同退火温度和应变速率下铜/铝复合板的拉伸性能 114
4.2 退火时间对铜/铝复合板组织与性能的影响 115
4.2.1 退火时间对铜/铝复合界面扩散层形貌的影响 115
4.2.2 退火时间对铜/铝复合界面结合强度的影响 118
4.2.3 不同退火时间下铜/铝复合板剥离表面形貌 118
4.3 硅添加对铜/铝硅合金复合板界面组织与性能的影响 122
4.3.1 硅对铜/铝硅合金复合界面微观组织和扩散行为的影响 122
4.3.2 不同硅含量下铝硅合金板的力学性能与变形行为 125
4.3.3 硅对铜/铝硅合金复合界面结合强度的影响 127
4.3.4 硅对铜/铝硅合金复合板拉伸性能的影响 128
4.4 铜/铝复合板的界面反应扩散行为 129
4.4.1 铜/铝复合界面扩散层元素分布 130
4.4.2 铜/铝复合板剥离表面元素分布 132
4.4.3 铜/铝复合界面扩散层的生长动力学 136
4.4.4 铜/铝复合板界面物相成分分析 138
4.4.5 铜/铝金属间化合物生产演变及反应机制 139
4.5 磁场退火条件下铜/铝复合界面组织 143
参考文献 148

第5章 钛/铁复合板的同步异温轧制及组织性能
5.1 钛/铁同步异温轧制复合工艺 151
5.1.1 钛/铁复合板轧制复合过程数值模拟分析 151
5.1.2 轧制压下率对钛/铁复合界面结合状态的影响 153
5.1.3 钛/铁复合板的制备过程 156
5.1.4 钛/铁复合板的微观组织表征 158
5.1.5 钛/铁复合板的力学及成形性能检测 158
5.2 钛/铁复合板的轧后组织与性能 161
5.2.1 钛/铁复合板显微组织与织构分析 161
5.2.2 钛/铁复合界面微观组织 164
5.2.3 钛/铁复合板的力学性能 167
5.2.4 钛/铁复合板的工程应用 169
参考文献 170

第6章 钛/铁复合板的微观组织及冲压成形性能
6.1 轧制态钛/铁复合板的冲压成形性能与力学参数 171
6.1.1 轧制态钛/铁复合板的单轴拉伸变形行为 171
6.1.2 轧制态钛/铁复合板的冲压成形性能 173
6.1.3 轧制态钛/铁复合板的各向异性屈服行为 176
6.2 屈服准则的适应性验证 183
6.2.1 轧制态钛/铁复合板的室温杯突实验及数值模拟分析 184
6.2.2 轧制态钛/铁复合板的筒形件室温拉深实验结果及数值模拟分析 186
6.3 退火温度对钛/铁复合板组织与冲压成形性能的影响 191
6.3.1 退火温度对钛/铁复合板微观组织的影响 191
6.3.2 不同退火温度下钛/铁复合板的织构演变 199
6.3.3 退火温度对钛/铁复合板冲压成形性能的影响 206
6.3.4 退火过程改善钛/铁复合板冲压成形性能的机理 209
6.4 退火温度对钛/铁复合界面结合状态的影响 210
6.4.1 退火温度对钛/铁复合界面结合强度的影响 210
6.4.2 退火温度对钛/铁复合界面组织与扩散行为的影响 211
6.4.3 退火过程对界面开裂的影响机制 213
6.5 退火态钛/铁复合板的冲压成形实验及数值模拟 216
6.5.1 退火态钛/铁复合板的室温杯突实验及数值模拟分析 216
6.5.2 退火态钛/铁复合板的筒形件室温拉深实验结果及
数值模拟分析 219
参考文献 221

第7章 钛/铁复合板的充液拉深成形过程
7.1 充液拉深成形工艺 225
7.2 充液拉深制备钛/铁复合板平底球形件 226
7.2.1 钛/铁复合板平底球形件的充液拉深数值模拟模型建立 226
7.2.2 钛/铁复合板平底球形件的室温充液拉深过程 228
7.3 钛/铁复合板平底球形件的缺陷抑制与质量优化 229
7.3.1 钛/铁复合板平底球形件的成形缺陷分析 229
7.3.2 充液拉深工艺抑制侧壁起皱与反胀效应 234
7.3.3 充液拉深过程中钛/铁复合板的变形行为与应力演变 236
7.3.4 钛/铁复合板平底球形件的工程应用 242
参考文献 243

第8章 其他金属轧制复合板材简介
8.1 其他金属轧制复合板材研究案例 245
8.1.1 钛/铁/不锈钢三层轧制复合板的制备与应用 245
8.1.2 铝/镍累积叠轧复合板的制备与应用 247
8.2 其他金属轧制复合板材的研究现状 251
8.2.1 钢/铝轧制复合板的制备与应用 251
8.2.2 钢/镍轧制复合板的制备与应用 252
8.2.3 钢/铜轧制复合板的制备与应用 253
8.2.4 镁/铝轧制复合板的制备与应用 254
8.2.5 不锈钢/碳钢轧制复合板的制备与应用 256
参考文献 257