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摘 要

石油化工领域及海洋工程领域使用的许多设备需要有很好的力学性能，以往单一的材料已经远远不能满足当前的生产需要，在这种情况下使用层状金属复合材料，既可以满足设备的使用性能要求又可以提高设备的经济性。在目前大力发展石化和海洋工程的背景下，不锈钢/碳钢层状金属复合材料的瞬间液相复合制备成为研究热点之一。复合材料的冶金结合强度是大家的关注点，以往的研究以单一的爆炸焊、轧制、瞬间液相复合为主要方法，复合强度都不足300MPa。针对层状复合材料的冶金结合强度不高的问题，本文做了以下几方面研究工作，首先研究了轧制工艺对冶金结合强度的影响，为了分析轧制工艺对冶金结合强度的影响原因，对层状复合材料进行了金相显微组织分析和显微硬度测试，最终制备出了381MPa冶金结合强度的层状复合材料。

关键词：层状复合材料 轧制 结合强度 退火

Rolling on the bonding strength of the nickel based brazing layer

ABSTRACT

Many oil and chemical industry equipment used in the field of marine engineering has good mechanical properties needed，Previous single material has been far from satisfying the current production needs, In this case, the use of layered metallic composites, both to meet the performance requirements for the use of the equipment and can improve the economics of the device. In the current, petrochemical and marine engineering are developed. Stainless steel / carbon steel layered metal composites are prepared by transient liquid composite become one of the hot spots. Previous studies have focused on metallurgical bonding strength of the composites, Composite material metallurgy bonding strength is everyone's concern, previous studies in a single explosion welding, rolling and transient liquid compound as the main method, the composite strength less than 300 mpa. For layered composite material metallurgy bonding strength is not high question, this paper made a research on the following aspects, first, studies the influence of rolling process on metallurgical bonding strength, to analyze the impact of rolling process on metallurgical bonding strength, layered composite materials for the metallographic microstructure analysis and microhardness testing, finally was 381 mpa metallurgical bonding strength of laminated composite materials.

Key Words: Layered Composite Material；Corrosion Barrier Layer；Combined Strength； Corrosion Resistance

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 复合材料 1

1.1.1 复合材料简介 1

1.1.2 层状复合材料简介 2

1.1.3 不锈钢/碳钢层状双金属复合材料的研究历史及现状 3

1.2 不锈钢/碳钢层状双金属复合材料制备方法比较 3

1.2.1 爆炸复合 3

1.2.2 轧制复合 4

1.2.3 扩散复合 5

1.2.4 瞬间液相复合 5

1.4 层状复合材料冶金结合强度存在的问题 7

1.5 选题及主要研究内容、意义和创新点 7

第二章 试验材料及方法 9

2.1 本论文的研究思路 9

2.2 试验材料及仪器药品 9

2.2.1 试验材料的选择 9

2.2.2 试验用的主要仪器 9

2.3 层状复合材料的制备工艺 11

2.3.1 瞬间液相复合工艺 11

2.4 化学成分、组织分析与结构表征 12

2.4.1 化学成分分析方法 12

2.4.2 金相显微组织分析方法 12

2.5 性能测试与表征 12

2.5.1 冶金结合强度测试方法 12

2.5.2 显微硬度测试方法 13

第三章 轧制对冶金结合强度的影响 14

3.1 轧制对结合强度的影响 14

3.2 轧制对金相组织的影响 14

3.2.1 一次轧制对层状复合材料金相组织的影响 14

3.2.2 轧后退火对层状复合材料金相组织的影响 16

3.1.1 二次、三次轧制对层状复合材料金相组织的影响 16

3.3 中间层显微硬度测试 17

3.4 本章小结 18

第四章 结论……………………………………………………………………19

参考文献…………………………………………………………………………20

致谢………………………………………………………………………………22

第一章 绪论

在当今高速发展的社会中，单一的材料已经难以满足生产的需要，因此复合材料便在越来越多的领域得到了使用。所谓复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料^[1]。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。复合材料是一种新型材料，在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐蚀性好等优点，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

1.1 复合材料

1.1.1 复合材料简介

目前材料学中关于复合材料的定义为：复合材料是指由两种或两种以上不同相态的组元，按一定方式组合后所形成的人工合成材料^[2]。复合材料根据各组成材料的组织结构不同，可以实现各种材料的性能优点的完美组合。复合材料的性能取决于组成复合材料的原材料的力学性能及化学性能、以及各原材料的相互比例、分布的方式和界面结构^[3]。通过材料的优化设计、选择和调节复合材料的化学组分、各组分的分布、界面结构以及合理的复合制备技术，可制备出具有优异综合性能的新型复合材料，从而可以满足各种特殊使用性能的需要，可以合理、经济的使用材料。

复合材料根据用途分类可以分为结构复合材料和功能复合材料两大类。目前所使用的复合材料中，结构复合材料占大多数。功能复合材料可以实现耐蚀性、磁性、超导性等特殊功能要求，有广阔的发展应用前景。结构复合材料在工程应用中主要用作承受力结构和次承受力结构的选材。在承受压力的状况下，要求结构材料自重小、抗压或抗拉强度高，可以在一定温度下使用，同时有一定的隔热或导热性能要求以及耐环境介质腐蚀的要求，特别是导热性能和耐蚀性是化工结构复合材料的要求要点。

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