大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽結(jié)題答辯課件

1、第三部分，向?qū)焾蟾媪顺煞终T導(dǎo)法制備鈦/鋼復(fù)合材料的技術(shù)研究：朱培賢，2015年5月，1，PPT研究交流，目錄，2，PPT研究交流，選題背景和意義，1791年，葛雷格發(fā)現(xiàn)了礦物中一種未知的新元素。1795年，德國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)金紅石被命名為鈦。鈦/鋼層狀復(fù)合材料因其經(jīng)濟和功能特性而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。特別是鈦-鋼復(fù)合材料具有優(yōu)異的鋼的強度、導(dǎo)熱性和焊接性以及鈦良好的耐腐蝕性，作為海洋和沿海陸地的結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較好的應(yīng)用前景。3、PPT學(xué)習(xí)和交流，傳統(tǒng)的三種方法，都有局限性，不能滿足需求。人類活動向深海發(fā)展，需要鈦鋼復(fù)合材料的支撐。選題的背景和意義。滾軋復(fù)合法：滾軋復(fù)合界面太寬，界面相的可控性和冶金

2、結(jié)合程度受到嚴(yán)重限制；爆炸復(fù)合法：爆炸法生產(chǎn)的復(fù)合產(chǎn)品尺寸有限，存在振動、噪音、爆炸處理等問題。爆炸軋制法：接頭界面易形成脆性層，這種方法污染嚴(yán)重，不適合薄板的連續(xù)生產(chǎn)。4.PPT研究與交流，選題的背景和意義，第三組分誘導(dǎo)法，以及第三組分誘導(dǎo)法制備鈦/鋼復(fù)合材料，利用中間金屬(銅)改善鈦與鋼的關(guān)系。利用能量補償原理，解決了鈦與鋼的界面結(jié)合。5，PPT學(xué)習(xí)與交流，課題背景和意義，意義，6，PPT學(xué)習(xí)與交流，研究目標(biāo)和內(nèi)容。為了提高鈦和鋼之間的互溶性，本研究利用能量補償原理在鈦和鋼之間引入中間金屬，從而解決鈦和鋼之間的界面結(jié)合問題。研究目標(biāo)7。PPT研究與交流，研究目標(biāo)與內(nèi)容，第三組分誘導(dǎo)法制備技

3、術(shù)及其對鈦-鋼復(fù)合材料力學(xué)和界面的影響，研究內(nèi)容，8。因此，本研究的設(shè)想是在鈦和鋼之間引入介質(zhì)銅，通過真空熱壓擴散焊接制備鈦/鋼疊層復(fù)合材料，加熱溫度為700-950，保溫時間為0.5-4小時。制備的鈦/鋼層壓復(fù)合材料的形態(tài)如圖所示。圖書、中國期刊全文數(shù)據(jù)庫或萬方學(xué)位論文數(shù)據(jù)庫等。如陳奇倪麗中：復(fù)合材料科學(xué)與工程碩士北京：科學(xué)出版社，2002。加藤，安倍，富澤。鋼鎳和鋼擴散連接的界面結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。材料科學(xué)雜志，1997，32(19): 5225-5232，9，PPT研究與交流，熱壓擴散制備樣品編號，研究方法，10，PPT研究與交流，研究方法，第三組分感應(yīng)法-工作原理，真空熱壓擴散制備真空熱壓

4、擴散焊接法是將兩種或兩種以上的金屬材料(包括中間層材料)壓在一起，置于真空中，對其施加壓力，使連接界面微縫隙處的微塑性變形接近熱壓擴散焊的特點是可以獲得與基體性能一致的接頭性能，并且可以焊接不同性能和尺寸的材料，接頭不會出現(xiàn)宏觀變形和小的殘余應(yīng)力。因此，在本研究中，真空熱壓擴散焊是制備鈦/鋼疊層復(fù)合材料最理想的方法。鈦/鋼層狀復(fù)合材料穩(wěn)定連續(xù)冶金結(jié)合界面的中間金屬為銅，銅與基體鋼屬于互溶體系，可形成穩(wěn)定連續(xù)的固溶體，為穩(wěn)定連續(xù)冶金結(jié)合界面的形成奠定了基礎(chǔ)，11，PPT研究與交流，研究現(xiàn)狀與結(jié)論，項目主要進展，2013年9-12月，2014年1-9月，項目獲得批準(zhǔn)。找到與主題相關(guān)的文檔，并對閱讀

5、的文檔進行總結(jié)和討論。制定和修改實驗方案，準(zhǔn)備實驗所需的材料，根據(jù)實驗方案準(zhǔn)備實驗所需的樣品，準(zhǔn)備實驗樣品和制備測試樣品，聯(lián)系實驗室測試實驗樣品(三點彎曲和拉伸實驗)，12。PPT研究與交流，研究現(xiàn)狀與結(jié)論，2014年10-11月，2014年12月至今，借助分析測試方法，對鈦鋼界面的形成機理和結(jié)論進行了研究，探討了工藝參數(shù)對界面形成的影響，并對研究結(jié)果進行了總結(jié)。研究制備鈦/鋼層狀復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)，研究鈦-鋼界面的形成機理和演化規(guī)律，整理實驗數(shù)據(jù)，調(diào)整和優(yōu)化實驗方案。13、PPT研究與交流，拉伸試驗力學(xué)性能試驗，繪制鈦/銅/鋼疊層復(fù)合板拉伸試驗結(jié)果，14、PPT研究與交流，繪制界面拉伸強度與

6、燒結(jié)溫度的關(guān)系，繪制界面拉伸強度與保溫時間的關(guān)系，當(dāng)保溫時間相同時，界面拉伸強度隨著燒結(jié)溫度的升高而增加。因為當(dāng)溫度低時，原子間的相互擴散量小，抗拉強度低；當(dāng)溫度升高時，原子的相互擴散增加，抗拉強度增加。經(jīng)700-820和120分鐘處理后，界面抗拉強度約為100-175兆帕。820擴散后，隨著保溫時間的增加，拉伸強度不斷下降，但斷裂位置均位于基底鋼板一側(cè)，證明A5-A9試樣結(jié)合界面的拉伸強度大于基底鋼板。經(jīng)820擴散溫度和120-240分鐘保溫時間處理后，界面抗拉強度約為140-175兆帕。15，PPT學(xué)習(xí)交流，三點彎曲試驗的力學(xué)性能試驗，圖3鈦/銅/鋼疊層復(fù)合板的三點彎曲試驗結(jié)果，16，PP

7、T學(xué)習(xí)交流，該復(fù)合板在760及以上真空熱壓擴散連接時具有良好的塑性加工能力，在成形加工過程中可彎曲變形。通過分析鈦/銅/鋼疊層復(fù)合板良好彎曲性能的原因，可以看出TA2鈦板本身和Q235鋼具有良好的塑性韌性和塑性成形性；此外，在工藝試驗中采用了合適的真空熱壓工藝參數(shù)，在兩基板的結(jié)合界面沒有產(chǎn)生明顯的缺陷，如雜質(zhì)相和其他裂紋源。因此，在彎曲試驗中，鈦/銅/鋼復(fù)合板表現(xiàn)出良好的塑性成形能力和抗彎曲能力。3點彎曲試驗數(shù)據(jù)結(jié)果，3點彎曲試驗數(shù)據(jù)結(jié)果，17，PPT研究與交流，鈦/銅/鋼疊層復(fù)合板的界面微觀結(jié)構(gòu)與形貌分析，試驗開始前，為了提高樣品的電導(dǎo)率，采用E-1010離子濺射裝置對待觀察樣品表面進行鍍金

8、處理，使實驗數(shù)據(jù)照片更加理想。鈦/銅/鋼疊層復(fù)合板的界面分析表明，試樣A1-A3切割后，中間過渡層銅與基體材料鈦、鐵之間存在較大的裂紋，可認(rèn)為是擴散溫度低、保溫時間短、界面擴散差、復(fù)合效果差。其他樣品選用具有代表性的樣品A4 (790，120分鐘)和A5 (820，120分鐘)，鈦/銅/鋼復(fù)合板的掃描電鏡界面顯微照片(放大2000)，當(dāng)保溫時間為120分鐘時，790燒結(jié)的樣品鋼側(cè)與中間過渡層銅之間存在明顯的間隙，表明在此實驗條件下鋼與銅不能獲得良好的界面復(fù)合效果。 只有鈦側(cè)和銅側(cè)在界面處發(fā)生擴散反應(yīng)，實現(xiàn)了良好的結(jié)合和反應(yīng)，而燒結(jié)溫度為820的試樣鋼和鈦兩側(cè)在中間過渡層與銅發(fā)生擴散反應(yīng)，實現(xiàn)了

9、良好的界面復(fù)合效果，表明三個樣品的鋼側(cè)和鈦側(cè)的碳含量基本保持不變。隨著保溫時間的增加，銅的含量從擴散層向鈦板側(cè)略有增加，鈦和鐵的分布呈X形。隨著保溫時間的增加，鐵在鈦側(cè)的擴散量略有增加，而鈦在鋼側(cè)的擴散量較低，沒有明顯變化，表明在相同條件下，鐵原子的擴散能力強于鈦原子?；阝?鋼疊層復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀和制備技術(shù)，根據(jù)鈦和鋼的特點以及鈦和鋼直接復(fù)合的缺陷，提出了鈦和鋼間過渡金屬銅熱壓擴散復(fù)合材料的制備方法，制備了界面結(jié)合穩(wěn)定的鈦/銅/鋼疊層復(fù)合板。通過對實驗制備的鈦/銅/鋼復(fù)合層合板進行綜合測試，得出以下結(jié)論：(1)掃描電鏡和線掃描測試結(jié)果表明，與鈦和鋼直接復(fù)合的材料相比，添加中間過渡金屬銅制備

10、的復(fù)合層合板接頭處形成的金屬化合物明顯減少，表明添加中間過渡金屬銅有利于鈦/鋼復(fù)合層合板的復(fù)合。掃描電鏡測試結(jié)果表明，在相同燒結(jié)溫度下，隨著保溫時間的增加，中間擴散層的寬度逐漸增加；界面線掃描測試結(jié)果表明，在相同燒結(jié)溫度下，隨著保溫時間的增加，銅的含量從擴散層向鈦板側(cè)略有增加，鈦和鐵呈X形分布，鐵在鈦側(cè)的擴散量隨著保溫時間的增加略有增加。以銅為中間層，熱擴散法制備的鈦/鋼疊層復(fù)合材料具有良好的界面結(jié)合。加入銅中間層后，鈦和鋼在CuTi和其他復(fù)合中間層的作用下在界面處牢固結(jié)合。(2)拉伸試驗結(jié)果表明，隨著溫度的升高，拉伸強度逐漸增加，界面拉伸強度約為100 175兆帕。當(dāng)達到820時，斷裂位于基礎(chǔ)鋼板的一側(cè)，表明復(fù)合界面的抗拉強度大于基礎(chǔ)鋼板的抗拉強度。(3)三點彎曲