大学生创新创业大赛结题答辩

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1、第三组元诱导法制备钛/钢复合材料的工艺研究报告人：许婷指导教师：竺培显2015年5月2013年大学生创新创业大赛结题答辩报告选题背景与意义1目录研究目标和内容24研究现状与结论3研究方法选题背景与意义11791年W.格雷戈尔在矿物中发现一种未知新元素。1795年德国化学家在研究金红石时发现了该元素命名为钛钛/钢层状复合材料由于具有经济性和功能性兼备的特点,正在各个领域广泛应用。特别是其同时具有钢的优异强度、热传导性、焊接性以及钛的良好耐蚀性的钛钢复合材在海洋、沿海陆地作为结构件更具应用前景。传统三种方式，均存在局限性，不能满足需求人类活动向深海发展，需钛钢复合材料的支

2、持选题背景与意义1轧制复合法：轧制复合界面过于宽化、界面物相的可控性及冶金式结合程度等方面受到严重约束爆炸复合法：爆炸法生产复合材料制品的尺寸受到限制,并且存在着振动、噪音、炸药处理等问题爆炸-轧制法：在接合界面易生成脆性层，并且该方法污染严重还不适于连续化生产及生产薄板选题背景与意义1第三组元诱导法第三组元诱导法制备钛/钢复合材料的工艺研究利用媒介金属（铜），改善钛、钢之间的互溶性，实现钛-钢的冶金式结合。利用能量补偿原理，解决钛、钢之间的界面结合问题。选题背景与意义1意义实现了钛、钢复合材料结构功能的一体化1低成本、高效率、对环境友好的层状复合材料的制备方法2研究

3、目标和内容2为了改善钛、钢之间的互溶性，本次研究利用能量补偿原理，在钛和钢之间引入媒介金属，以此解决钛、钢之间的界面结合问题。研究目标研究目标和内容2第三组元诱导法制备工艺及对钛-钢复合材料力学、界面影响研究钛钢界面形成机理与演变规律研究内容研究方法3文献研究法实验研究法采用过渡金属的界面能量调控法和能量补偿原理，在钛、钢之间引入媒介金属，改善钛、钢之间的互溶性，以此实现钛、钢之间稳定、连续的界面结合，制备出具有稳定、连续的界面结合的。因此，本研究的设想方案为：在钛、钢之间引入媒介金属—铜，采用真空热压扩散焊接法制备钛/钢层状复合材料，加热温度为700-950℃，保温

4、时间0.5-4小时，其制备出的钛/钢层状复合材料形貌如图所示。图书、CNKI中国学术期刊全文数据库或者万方学位论文数据库等，如:倪礼忠,陈麒.复合材料科学与工程[M].北京:科学出版社,2002.HKato,SAbe,TTomizawa.Interfacialstructuresandmechanicalpropertiesofsteel–Niand steel–Ti diffusionbonds[J].Journalofmaterialsscience,1997,32(19):5225-5232热压扩散制备试样编号试样编号温度(℃)保温时间（min）压力（MPa）A

5、17001201A27301201A37601201A47901201A58201201A68201501A78201801A88202101A98202401研究方法3研究方法3第三组元诱导法--工作原理①真空热压扩散法的制备真空热压扩散焊接法是把两个或两个以上的金属材料（包括中间层材料）紧压在一起，置于真空环境中中加热至母材熔点以下温度，对其施加压力使连接界面微观凸凹不平处产生微观塑性变形达到紧密接触，再经保温、原子相互扩散而形成牢固的冶金式结合的一种连接方法。热压扩散焊接的特点是可获得与基体性能一致的接头性能，可对性能和尺寸相差悬殊的材料进行焊接，且没有宏观变形

6、，接头残余应力小。因此，在本研究中真空热压扩散焊接法是一种最为理想的制备钛/钢层状复合材料的方法。②钛/钢层状复合材料稳定、连续的冶金式结合界面中间媒介金属采用铜，铜与基体钢属于互溶体系，可以形成稳定的连续型固溶体，从而为实现钛/钢层状复合材料稳定、连续的冶金式结合界面的形成奠定了基础。研究现状与结论4项目主要进展2013年9-12月2014年1-9月立项通过。查找与课题相关的文献资料，并对所阅读的文献进行总结讨论。制定与修改实验方案，并对本实验所需材料的制备根据实验方案制备实验所需试样，实验试样的制备与试样测试的准备工作，联系实验室进行实验试样的测试（三点弯曲和拉伸

7、实验）研究现状与结论42014年10月-11月2014年12月至今借助分析测试手段，研究钛钢界面形成机理与演变规律。探讨复合过程工艺参数对界面形成的影响规律，总结此研究结果。研究钛/钢层状复合材料制备关键技术,研究钛钢界面形成机理与演变规律,整理实验数据，调整和优化实验方案。拉伸实验力学性能测试图钛/铜/钢层状复合板拉伸试验结果图界面抗拉强度与烧结温度关系图界面抗拉强度与保温时间关系保温时间相同时，随着烧结温度的升高，界面的抗拉强度随之升高。因为温度低时，原子互扩散量少，抗拉强度低；而当温度提高时，原子互扩散量提高，使抗拉强度升高。经700-820℃