碳钢/铝、铜/铝层状金属复合材料界面金属间化合物的生长机制及控制准则

碳钢/铝、铜/铝等层状金属复合材料是一类国民经济发展急需的新材料，制约其规模化工业应用的难题是材料制备过程中界面金属间化合物层的过分生长对力学性能的严重破坏。本课题以界面能量为研究主线，将异步轧制、异温加热轧制、张力轧制等技术应用于复合样品的制备中，结合退火热处理过程中感应加热、激光加热等方法，系统研究材料轧制成形与退火热处理过程中主要工艺参数对界面扩散与相变行为的影响。分析金属间化合物生长的动力学，热力学，揭示金属间化合物的生长机制。通过在钢/铝界面夹入4045、3003铝合金等箔材中间层，深刻认识Si、Mn等元素对抑制脆性金属间化合物相生长的作用机理。测试复合制品的力学性能与再加工性能，结合ANSYS软件对材料变形过程的模拟结果，确定层状金属复合材料的组织-性能控制准则，为工业化生产提供技术与理论支持。项目研究成果对于推动金属复合理论与技术进步有重要作用。

碳钢/铝、铜/铝等层状金属复合材料是一类国民经济发展急需的新材料，制约其规模化工业应用的难题是材料制备过程中界面金属间化合物层的过分生长对力学性能的严重破坏。本课题以界面能量为研究主线，将异步轧制、异温轧制、张力轧制等技术应用于复合样品的制备中，结合退火热处理过程中感应加热、激光加热等方法，系统研究了材料轧制成形与退火热处理过程中主要工艺参数对界面扩散与相变行为的影响，分析了金属间化合物生长的动力学，热力学，揭示了金属间化合物的生长机制。项目研究成果可为工业化生产提供技术与理论支持，对推动金属复合理论与技术进步有重要作用。. 课题分析了不同的轧制形式及异步轧制工艺参数对双金属复合效果的影响，分析了轧制变形区几何分布特征，并结合基体金属的物理、力学特性讨论了变形过程各阶段沿轧制方向的应力状态，结合施加载荷分析了异步轧制变形状态下复合界面的金属流动。. 研究了异步轧制工艺制备的钢/铝复合板的组织与性能，探讨了异步轧制对复合板界面显微组织及力学性能的影响规律，分析了异步轧制工艺制备钢/铝复合板的结合机制。. 从界面能量角度考察了铜/铝复合板退火过程中金属间化合物层的生长行为，研究了铜/铝复合板退火温度和退火时间与化合物层相组成间的关系，分析了金属间化合物生长的热力学与动力学，确定了最佳的退火热处理制度。. 测试了不同轧制条件和退火条件下制备的铜/铝复合板的拉伸强度、伸长率、界面硬度等力学性能，并结合拉伸断口及复合界面的显微组织分析了材料组织与力学性能间的关系。研究了不同应变率条件下铝/铜/铝复合板的成形性能，利用ANSYS软件对复合板冷变形成形过程进行了数值模拟研究，确定了层状金属复合材料的组织-性能控制准则。. 结合课题研究成果发表学术论文14篇，其中，7篇被SCI收录，6篇被EI收录，3篇被ISTP收录，1篇论文获辽宁省自然科学优秀学术成果奖三等奖。授权国家发明专利1项，申报国家发明专利1项。培养博士研究生1人，硕士研究生2人，1篇硕士论文获2011年辽宁省优秀硕士学位论文。项目负责人祖国胤入选辽宁省“百千万人才工程”千人层次。