热处理工艺对锆复合板力学性能的影响文献综述
2021-09-28 20:02:03
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文献综述
由于锆具有出色的抗腐蚀特性,锆和锆合金大部分被用作化工反应器和热交换器。但是,锆和锆合金的价格是相当昂贵的,尤其作为结构部件。锆复合板,利用钛作为过渡层完美的解决了锆与钢直接爆炸焊的存在的缺陷,一方面,在最大程度充分利用了锆的抗腐蚀特性和钢的高强度特性;而另一方面,也降低了材料费用。目前国内外大部分研究工作主要集中在纯锆容器的制造和检验上,文献[1-2]介绍了压力容器用锆及锆复合板的设计制造,技术已很成熟,而对于锆复合板的加工成型和热处理工艺等方面研究较少。本文将介绍近年来本课题内的相关文献,了解最近的研究状况,以期望给本课题的研究提供必要的研究方法和理论指导。
在对复合板制造的焊接工艺和接头组织性能的研究方向上,T.Kannan[3]研究了焊丝药芯电弧焊工艺参数对双相不锈钢复合质量的影响;董桂萍[4]等采用多种焊接工艺(X型坡口焊条电弧焊,X型开槽坡口焊条电弧焊,X型坡口钨极氢弧焊)分别对SAF2205/16MnR不锈钢复合钢板进行试焊研究,在对获得接头进行力学性能测试及抗腐蚀性能评价的基础上,详细分析了过渡层各区域的显微组织、物相结构及化学成分变化,得出了采用焊条电弧焊和钨极氢弧焊工艺均可在一定程度上成功实现SAF2205/16MnR不锈钢复合板的高质量连接。陈忱[5]本文对304L/SA516Gf/0奥氏体不锈钢复合板、405/Q245R铁素体不锈钢复合板这两种不锈钢/碳钢复合板的焊接工艺及焊接性进行研究。经过爆炸焊的复合板中会存在残余应力,极大影响复合板的力学性能。
郑远谋[6]讨论了爆炸复合材料内部残余应力的大小、分布的规律以及影响和消除的方法。李栋才[7]等为了更好的研究复合钢板复板中残余应力的大小和分布状况,提出了采用改进的盲孔法,在测点打孔后多次扩孔.利用相似标定实验所得多组应变释放系数计算残余应力,可得不同深度残余应力的估算值。娄菊红[8]摘要综述了金属基复合材料界面残余应力的各种影响因素、残余应力的实验则试方法和理论分析方法及残余应力对复合材料宏观力学性能的影响,分析讨论了目前研完中存在的问题和不足之处,并指出了今后工作的重点与方向;WenchunJiang[9]采用数值模拟技术对残余应力对不锈钢复合板的影响进行了深入的研究.
随着对爆炸焊接复合板的进一步研究,更多的疑惑摆在众多学者面前,比如复合板的力学性能在经过热处理后会怎样变化?这样变化的原因又是什么?如何利用各类工程软件来进行模拟?都成为对锆复合板进一步认识的阻碍。之后赵应富[10]研究了加热温度和时间对铜钛爆炸复合板界面结合强度的影响,但是并未解释强度变化的原因。
富阳[11]以实例提出综合磁粉检测、渗透检刚和超声波检测分析复合板焊接接头裂纹的方法,得出了复合板焊接接头内可能产生非相关显示的异种钢焊接包括过渡层与基层、过渡层与复层、过渡层与基层焊接接头、过渡层与复层焊接接头等,应综合考虑各检测方法的优点及其局限性,取长补短,综合判断,防止单一检测方法的误检。为研究界面组织提供了现实依据。
张保奇[12]进行了异种金属爆炸焊接结合界面的研究,研究了退火对界面区组织的影响、界面区的断口特征和显微硬度变化特点,更加深刻地认识爆炸焊接界面区的变形规律和熔化特点,并指出:TA2-Q235B爆炸焊接复合板在经过650C加热保温1h便可获得较为理想的组织,而L2一235B爆炸焊接复合板或过渡接头不能在200C以上长期使用;界面区的断口常表现为脆性断裂,漩涡或连续中间层呈典型的铸态组织特征;界面硬度值最高,基体硬度值因爆炸载荷的作用而升高。
在热处理工艺研究方面,范述宁[13]不锈钢复合板热处理工艺研究,试验中制订不锈钢复合钢板的热处理工艺时,既要考虑基板的特点,又要考虑复层的要求,两者相差较大,尤其S32750属超级双相不锈钢,热处理温度及冷却方式与基层Q345R差别较大。本文通过试验和生产实践,确定了较厚(S32750 Q345R)复合钢板的热处理工艺。
王小华[14]重点研究了正火热处理对06Cr13/Q345R不锈钢复合钢板组织和性能的影响。并通过观察界面结构的组成和变化对力学性能的变化做出了解释。研究员翟伟国[15]则从微观结构即复合板复合界面的界面微观组织结构入手,通过研究发现,在复合板结合界面处显微硬度达到最高值,距界面处越远,显微硬度值越低,导致硬度升高的主要原因是塑性变形引起的加工硬化;还发现结合界面处,复合板结合界面处主要合金元素呈明显浓度梯度分布,并发生元素互扩散现象,不过根据XRD分析及TEM观察结果,在结合界面处并未发现有脆硬金属间化合物等有害相析出,并探究了腐蚀性的变化,得出了随相比母材下降,但降幅很小。Sung-TaeHong[16]研究了铌-30L复合板的拉伸和弯曲性能研究,为锆材力学性能研究方法提供了参考依据。
针对锆材,马小菊等[17]热处理对工业纯锆管组织性能的影响,实验中他们研究了不同热处理制度对R60702工业纯锆管材力学性能和显微组织的影响。唐美静[18]进行了锆热氧化后摩擦学性能及酸腐蚀行为的研究,从工业纯锆的组织结构出发,以研究工业纯锆及其氧化物的性能为口的,在500C~800C之间、不同保温时间下对上业纯锆进行高温氧化处理,并对处理前后的组织结构及摩擦磨损性能进行了研究,对锆材的特性有了进一步的了解。马腾云[19]热机械加工锆及钛锆合金的微结构与性能研究。文献[20-21]研究了也为热处理工艺的选择提供了借鉴。
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