钛—铝复合板的制备工艺研究及界面组织和性能分析

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1、摘要摘要≤珠金属复合板是由两种或两种以上性能不同的金属板通过特殊的加工制备方法复合而成，与单一金属组元相比，经过合理设计后的层状复合板结合了基体金属组元各自的优点，可以获得单一金属所不具有的物理和化学性能。战机发射导弹时，导弹尾焰瞬间将产生非常大的热量，给铝合金机翼造成强烈的热冲和安全导热性大的热冲击往往造成机翼局部软化变形，严重影响飞机飞行的稳定性课题研制的钛一铝复合板利用了钛的耐高温、耐腐蚀，铝的比重小、优点，包覆于某型号飞机平尾下翼面翼尖铝蒙皮上，既避免了发射导弹时机翼前缘烧蚀的问题，又达到了飞机自身减重的目的。本论文主要以爆炸焊接钛一铝复合板的轧制工艺、退火工

2、艺以及综合性能分析为主要研究内容。通过分析不同状态下界面结合区微观组织、成分和力学性能的变化和规律，制定出了钛一铝复合板最佳的加工工艺制度。在轧制工艺实验研究中，为了避免由于铝流动较快钛流动较慢而导致的复合板向钛侧弯曲缠绕在轧辊表面的问题产生，采取了两张爆炸复合板对称铆接的布置方式，即2A12-TAl+TAl—2A12。对称布置不仅可以提高生产率、避免单张复合板非对称轧制时的弯曲包辊现象，而且还有利于保持钛层和铝层流动变形的同步性。采取加热到300～320℃保温30rain，道次加工率不大于15％的轧制工艺制备的1．5ram钛一铝复合板，其表面质量、尺寸精度和板面形状

3、是几种制备工艺中最好的。经分析，对称铆接、中温等强度轧制、小道次加工率是获得最后理想复合板表面质量和尺寸精度最重要的三个条件。经过六个道次的轧制和中间1～2次回炉升温，制备出满足技术条件要求的1．5ram钛一铝复合板。在钛一铝复合板的退火工艺实验研究中，借助扫描电镜、x射线衍射、显微硬度分析和界面剪切强度实验研究，比较分析了界面结合区微观组织、成分和力学性能的变化，制定出了爆炸焊接钛一铝复合板最佳的退火工艺制度：加热到450℃，保温3h，空冷。采用该退火工艺处理过的钛一铝复合板，其界面结合区既保持了冶金结合组织又仍然具有较好的力学性能。实验中发现，如果采取450℃保温

4、时间超过3h和490℃保温时间超过1h的工艺进行退火处理，复合板界面剪切强度下降比较明显。经分析，导致钛一铝复合板界面剪切强度下降的原因主要有两个方面：一方面，退火处理导致复合板结合界面包覆纯铝层强度大幅度降低，剪切面大部分从纯铝处撕开，导致界面剪切强度下降；另一方面，一定数量的钛铝中间化合物A13Ti摘要新出现在退火之后的钛一铝复合板结合界面上。钛铝化合物的出现，在一定程度上削弱了复合板的晃面结合强度。钛一铝复合板综合性能检验的项目主要包括拉伸性能、弯曲性能以及界面结合性能三个方面。爆炸焊接状态钛一铝复合板的强度介于两种基体材料之间；经过轧制、淬火、自然时效之后，1

5、．5mm钛一铝复合板的抗拉强度达到475MPa，延伸率达到28％。在单次和反复弯曲实验中，本实验制备钛一铝复合板的各项弯曲性能均达到或超过了俄罗斯样品。关键词：钛一铝复合板爆炸+轧制退火工艺综合性能abstractStudyonPreparationProcessesandAnalysisofInterfacialMicrostructnresandPropertiesofTitanium—AluminumCompositePlateAbstractLayer-metalcompositeplatepreparedbyspecialprocesses，ismadeof

6、twoormorethantwolayermetals岍tlldifferentproperties．Comparedwithsinglemetalmaterial．thelayer—metalcompositeplatedesignedscientificallyinheritstheadvantagesofbasemetals，gainsthephy7sitsandchemistryfunctionsthatthebasemetalsdonothave．Whenfighterplanelaunchesmissiles，theviolentheatcausedbym

7、issilewillmakegreatinfluencesuponairfoilswhicharemadeofcommonaluminumalloys．Theairfoilswillbeinteneratedanddeformedundertheviolentheatimpact．whichhasbadeffectsontheflyingstabilityandsecurityofthefighterplane．ThetaskofthispaperistoresearchanddevelopTitanium—Aluminumcompositeplat