創(chuàng)新型復(fù)合鋼材的研發(fā)(二)

  研究初期出現(xiàn)的多層創(chuàng)新型層壓鋼復(fù)合板是采用軋制方法制作的馬氏體鋼和奧氏體鋼交互25層的壓層鋼板。設(shè)計為25層積層的原因是,壓層鋼板中作為硬化層的高C—高Cr馬氏體不銹鋼的斷裂韌性非常差,層的厚度必須減薄。單一高C—高Cr馬氏體不銹鋼是非常脆的鋼,由于控制層厚的多層化,伸長率達到20%以上。

  一般的碳素奧氏體鋼的斷裂韌性好于高C—高Cr馬氏體不銹鋼,所以可以使層厚較厚,層數(shù)較少。目前已經(jīng)研究出強度為1500MPa—1800MPa級的5層創(chuàng)新型層壓鋼板。此外,還進行了多層化條件下淬火馬氏體高應(yīng)變變形的基礎(chǔ)研究。

  壓層鋼板的硬質(zhì)層不僅是馬氏體鋼,也可以是多種材料。例如,晶體結(jié)構(gòu)為hcp的延展性很低的鎂合金與延性鋼的復(fù)層化材料,可以獲得比單一鎂合金高的強度和延展性。采用含Cu、Sn量高的廢鋼制造的鋼做為高強度層,可以實現(xiàn)降低高溫脆性、提高制造性并同時提高最終制品延展性。

  以彌散化合物為起點的復(fù)雜組織創(chuàng)新型復(fù)合鋼材

  以鋼中彌散分布的氧化物、氮化物為起點的轉(zhuǎn)變組織復(fù)雜化的創(chuàng)新型復(fù)合鋼材,是通過貝氏體轉(zhuǎn)變使變異選擇多樣化,由此增加了針狀組織的交叉和連接以及殘留奧氏體的分斷和細化,從而形成復(fù)雜的多相組織。貝氏體以氧化物為起點向多方向長大,形成了交叉的網(wǎng)狀貝氏體組織。與無氧化物時相比,鋼的貝氏體—殘留奧氏體復(fù)相組織明顯復(fù)雜化。目前存在的問題是,貝氏體長大時間很長。增加貝氏體轉(zhuǎn)變起點密度,可以提高轉(zhuǎn)變效率、縮短轉(zhuǎn)變時間。目前正在進行彌散化合物類型和彌散粒子密度對貝氏體轉(zhuǎn)變影響的研究,同時,對鋼水—氧化物浸潤性進行研究,以提高鋼水中粒子的彌散度。

  創(chuàng)新型復(fù)合鋼材的界面控制

  對于創(chuàng)新型壓層鋼板來說,保證異類鋼板復(fù)層界面足夠強度和保證鋼板與非鋼金屬板復(fù)層界面足夠強度,是防止層間剝離和提高強韌性的關(guān)鍵,也是創(chuàng)新型壓層鋼板制造中的重要問題。對于化合物粒子彌散鋼來說,對化合物和鋼界面的控制十分必要。一般情況下,采用高溫大壓下的方法容易將金屬進行接合。壓層鋼板是通過成分和組織不同的構(gòu)成層獲得兼有相反特性的材料。對于創(chuàng)新型壓層鋼板,應(yīng)控制層間溶質(zhì)擴散。目前的制造方法是對加熱溫度和加熱時間進行控制的輥壓結(jié)合(rollbonding)法。此外,正在進行關(guān)于更低溫度壓下復(fù)層界面形成的基礎(chǔ)研究。

  對表面活性結(jié)合方法使復(fù)層界面形成的機制進行詳細研究發(fā)現(xiàn)了低壓下、短時復(fù)層化的更簡便的壓層鋼板制造方法。此外,對于鋼和鎂合金這類原本不能結(jié)合的材料,開發(fā)新型接合技術(shù)十分必要。目前已經(jīng)開發(fā)出利用中間嵌入金屬的反應(yīng)型TLP(TransientLiquid-Phase:瞬時液相)接合方法,制造出鋼—鎂合金壓層鋼板。這種界面控制和新型接合方法是今后金屬材料復(fù)合化的關(guān)鍵技術(shù)。

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