不銹鋼—碳鋼層合板激光彎折區(qū)材料特性與增厚現(xiàn)象研究.pdf

1、不銹鋼-碳鋼層合板是利用爆炸-軋制等復(fù)合手段使不銹鋼與碳鋼在界面上實(shí)現(xiàn)牢固冶金結(jié)合的新型材料，既具備基體碳鋼的強(qiáng)度和塑性，又兼有復(fù)層不銹鋼的耐蝕、耐磨、耐熱、光亮等優(yōu)點(diǎn)。激光彎曲成形技術(shù)通過利用高能激光束掃描板材表面形成非均勻溫度場(chǎng)所導(dǎo)致的熱應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)板材塑性變形，以得到預(yù)期形狀。不銹鋼-碳鋼層合板（簡(jiǎn)稱不銹鋼層合板）激光彎曲既是不銹鋼層合板彎曲成形的新方法，又是激光彎曲成形在異種金屬層合板材領(lǐng)域的新應(yīng)用。本文以1Cr18Ni9Ti/Q

2、235A不銹鋼-碳鋼層合板為研究對(duì)象，分析其激光彎折區(qū)形成過程及特性，主要完成工作如下:
　　(1)不銹鋼層合板激光彎曲實(shí)驗(yàn)。利用JK701H型Nd∶YAG固體脈沖激光器、數(shù)控系統(tǒng)、角度測(cè)量系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行激光彎曲實(shí)驗(yàn)，得到角度曲線。激光加載與卸載階段，板材剛性約束大，角度增加緩慢，整體曲線呈現(xiàn)臺(tái)階狀;彎曲過程中的應(yīng)力-應(yīng)變波動(dòng)使得角度曲線呈現(xiàn)規(guī)律性波動(dòng)。造成不銹鋼層合板與不銹鋼板彎曲角度差異的性能參數(shù)主要為屈服強(qiáng)度、比熱容與熱導(dǎo)率

3、三個(gè)參數(shù)。最后，選取合理參數(shù)成型槽型艙壁件。
　　(2)彎折區(qū)域材料特性實(shí)驗(yàn)分析。不銹鋼層合板經(jīng)激光熱作用后不銹鋼層晶粒尺寸增大，出現(xiàn)增厚現(xiàn)象;碳鋼層組織呈現(xiàn)一定的層次性，熱影響區(qū)依次為晶粒變形區(qū)、動(dòng)態(tài)結(jié)晶區(qū)、晶粒細(xì)化區(qū)及晶粒生長(zhǎng)區(qū)。不銹鋼層與碳鋼層硬度值增大，不銹鋼層的最大硬度于EALE=5.25J/mm時(shí)達(dá)到290HV;碳鋼層最大硬度相對(duì)母材提高46HV。利用電子探針對(duì)彎折區(qū)C、Fe、Cr、Mn、Ni、Si六種元素的分布情況進(jìn)

4、行線掃描分析，除C元素外，其余五種元素沒有出現(xiàn)宏觀偏析現(xiàn)象，C原子與界面處出現(xiàn)累積現(xiàn)象。層合板界面由于碳原子的間隙擴(kuò)散，鐵素體帶增寬至20μm，實(shí)現(xiàn)層合界面的高強(qiáng)度結(jié)合。
　　(3)不銹鋼層合板彎折區(qū)增厚現(xiàn)象研究。不銹鋼層合板在加熱過程中晶粒生長(zhǎng)，尺寸增大，產(chǎn)生“熱膨脹增厚”;正向彎曲過程中，晶粒在彎曲應(yīng)力作用下擠壓伸長(zhǎng)，產(chǎn)生“擠壓增厚”，在二者的作用下，板材厚度增加，且“熱膨脹增厚”占主導(dǎo)地位。增厚現(xiàn)象主要出現(xiàn)在上層不銹鋼及碳鋼