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层状金属复合材料技术

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金属复合板的加工技术和设备研制现状

金属复合板的加工技术和设备研制现状

下 特点 ： ①上 下轧辊 对 金属 板 接触 表 面 的摩 擦 力方 向 相反 ： 快速辊 产 生 的摩 擦 力 向前 ， 慢 速 辊 产 生 的摩 擦
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—０ ７—１ ０
力 向后 ， 在板 材 中 问形 成 “ 搓 轧 区” ； ② 单位 压力 分 布
使 得该 工 艺 的应 用 范 围受 到 了极 大 的 限制 。而 异步 轧制 工艺是 ２ ０世 纪 ６ ０年代 新 兴 的 板 带材轧 制生 产技术 ， 所 谓 异 步轧 制 是 以轧 辊线 速 度
不 对 称 为 主 要 特 征 的 一 种 新 的 轧 制 技 术 。 它 具 有 以
轧制 ， 变形量达 ６ ０ ％ ～８ ０ ％ 。因此 ， 冷 轧 复 合 对 轧 机
热 轧复 合法 和 冷 轧 复 合 法 ； 冷轧复合法 中， 根 据 轧 机 轧辊 的转速 或 轧 辊 辊 径 的 差 异 ， 分为等辊径 、 等 辊 速 复合法 和异 步轧制 复合 法 。
（ １ ） 热 轧 复 合 法
每个组 元材 料 的性能 特长 ， 使 材 料 的综 合 性能 得 到 提 高， 实现各 组 元 材 料 资 源 的最 佳 配 置 。低 成 本 、 高 性 能金 属复 合材 料 加 工 成 型 技 术 属 于 国家 重 点 支 持 的 高新技 术领 域 ， 符 合 国家 节 约 能源 和振 兴 新 兴产 业 的
有 色 金 属 加 工
５
均匀 ， 变 化平 缓 。这 种轧 制 方 法 可 降低 复 合 时 的 临界 变形 量 ， 同时 ， 因为组 元 金 属 各 自的塑性 不 同 ， 复合 时
合提 出了抑制 金属 问化 合 物 的方 法 和手 段 ， 并 取得 了

金属基复合材料

金属基复合材料

现代科学的发展和技术的进步，对材料性能提出了更高的要求，往往希望材料具有某些特殊性能的同时，又具备良好的综合性能。

传统的单一材料已经很难满足这种需要。

因此，人们将注意力转向复合材料，复合材料是指由两种或两种以上成分不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料以物理方式合理的进行复合而制成的一种材料。

其以最大限度的发挥各种材料的特长，并赋予单一材料所不具备的优良性能，复合材料的性能还具有可设计性的重要特征。

作为复合材料重要分支的金属基复合材料（MMCs），发展于20世纪50年代末期或60年代初期。

现代材料方面不但要求强度高，还要求其重量要轻，尤其是在航空航天领域。

金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。

1.金属基复合材料的分类金属基复合材料（Metal matrix Composite，简称MMCs）是以陶瓷（连续长纤维、短纤维、晶须及颗粒）为增强材料，金属（如铝、镁、钛、镍、铁、桐等）为基体材料而制备的。

金属基复合材料分为宏观组合型和微观强化型两大类。

前者指其组分能用肉眼识别和具备两组分性能的材料(如双金属、包履板等)；后者需显微观察分辨组分以改善成分来提高强度为主要目标的材料。

根据用途分类：（1）结构复合材料：高比强度、高比模量、尺才稳定性、耐热性等是其主要性能特点。

用于制造各种航天、航空、汽车、先进武器系统等高性能结构件。

（2）功能复合材料：高导热、导电性、低膨胀、高阻尼、高耐磨性等物理性能的优化组合是其主要特性，用于电子、仪器、汽车等工业。

强调具有电、热、磁等功能特性。

（3）智能复合材料：强调具有感觉、反应、自监测、自修复等特性。

根据复合材料基体可划分为铝基、镁基、钢基、钛基、高温合金基、金属间化合物基及耐热金属基复合材料等。

按按增强体分类划分为颗粒增强金属基复合材料、层状增强金属基复合材料和纤维增强金属基复合材料。

2.金属基复合材料的性能特点与传统的金属材料相比，金属基复合材料具有较高的比强度与比刚度，而与高分子基复合材料相比，它又具有优良的导电性而耐热性，与陶瓷材料相比，它又具有较高的韧性和较高的抗冲击性能。

金属基复合材料

金属基复合材料

压铸成型法的具体工艺
将包含有增强材料的金属 熔体倒入预热摸具中后，迅 速加压，压力约为70-100MPa， 使液态金属基复合材料在压 力下凝固。 复合材料完全固化后顶出， 制得所需形状及尺寸的复合 材料的坯料或压铸件。
31
压铸成型法的特点
压铸工艺中，影响金属基复合材料性能的工艺因素主要 有四个：①熔融金属的温度、 ②模具预热温度、 ③使用的 最大压力、 ④加压速度。 在采用预制增强材料块时，为了获得无孔隙的复合材料， 一般压力不低于50MPa，加压速度以使预制件不变形为宜， 一般为1-3cm/s。 对于铝基复合材料，熔融金属温度一般为700-800℃，预 制件和模具预热温度一般可控制在500-800℃，并可相互补 偿，如前者高些，后者可以低些，反之亦然。 采用压铸法生产的铝基复合材料的零部件，其组织细化、 无气孔，可以获得比一般金属模铸件性能优良的压铸件。 与其他金属基复合材料制备方法相比，压铸工艺设备简 单，成本低，材料的质量高且稳定，易于工业化生产。 32
20
粉末冶金法的优点
① 热等静压或烧结温度低于金属熔点，由于高温引起的增 强材料与金属基体的界面反应少，减小了界面反应对复合材 料性能的不利影响。同时可以通过热等静压或烧结时的温度、 压力和时间等工艺参数来控制界面反应。 ② 可根据性能要求，使增强材料（纤维、颗粒或晶须）与 基体金属粉末以任何比例混合，纤维含量最高可达75%，颗粒 含量可达50%以上，这是液态法无法达到的。 ③ 降低增强材料与基体互相湿润及密度差的要求，使颗粒 或晶须均匀分布在金属基复合材料的基体中。 ④ 采用热等静压工艺时，其组织细化、致密、均匀，一般 不会产生偏析、偏聚等缺陷，可使孔隙和其他内部缺陷得到 明显改善，提高复合材料的性能。 ⑤ 金属基复合材料可通过传统的金属加工方法进行二次加 21 工，得到所需形状的复合材料构件毛坯。

一张图看懂金属基复合材料

一张图看懂金属基复合材料
金属基复合材料（Metal Matrix Composite， MMC）一般是以金属或合金为基体，以颗粒、 晶须或纤维形式的第二相组成的复合材料。
金属基复合材料的特点
高比强度、 比模量 良好的导热、
... 导电性能
不吸潮、不老 化、气密性好
热膨胀系数小、 尺寸稳定性好
良好的断裂韧性 和抗疲劳性能
机械结合
浸润与溶解结合 化学反应结合
主要依靠增强剂的粗 糙表面的机械“锚固”
力结合。
如相互溶解严重，也 可能发生溶解后析出 现象，严重损伤增强 剂，降低复合材料的
性能。
大多数金属基复合 材料的基体与增强 相之间的界面处存 在着化学势梯度。 只要存在着有利的 动力学条件，就可 能发生相互扩散和
化学反应。
0190 全球金属基复合材料的产量分析
2015年全球金属基复合材料的产量为 6,673.8吨，预计2020年金属基复合材料的 产量为8,859.1吨。年复增长率为5.8%。
全球金属基复合材料产量分析/吨
4,500.00 4,000.00 3,500.00 3,000.00 2,500.00 2,000.00 1,500.00 1,000.00
金属基复合材料分类
增强体
颗粒增强金属基 复合材料
短纤维、晶须增强金 属基复合材料
长纤维强金属基复合 材料
层状复合材料
...
基体
铝基复合材料 铜基复合材料 镁基复合材料 钛基复合材料 镍基复合材料
...
结构复 合材料
功能复 合材料
金属复合材 料
来源：金属基复合材料-赵玉涛-2007，机械工业出版社
金属基复合材料的制备工艺主要有四大类： （1）固态法：(2) 液态法： (3) 喷射与喷 涂沉积法； (4) 原位复合法。

fe-co双金属的结构

fe-co双金属的结构

fe-co双金属的结构双金属结构（bimetallic structure）是由两种不同金属组成的复合材料，常见的一种是由铁和钴组成的Fe-Co双金属。

这种结构通常具有优异的性能和应用前景，因此在工程、科学和医疗领域中得到广泛应用。

Fe-Co双金属的结构可以分为两种类型：层状结构和块状结构。

层状结构是指将两种金属交替堆叠起来，形成一系列平行的金属层。

这种结构可以通过不同的方法实现，例如化学还原、机械合金化、真空蒸镀等。

块状结构则是将两种金属直接合并在一个整体中，通常需要使用焊接或热压等方法将金属粘接在一起。

无论是层状结构还是块状结构，Fe-Co双金属都具有一些特殊的物理和化学性质。

首先，由于铁和钴的原子之间存在相似的尺寸和电子结构，所以二者相互之间具有良好的相容性和互溶性。

这使得双金属结构的界面具有较强的结合力，能够承受较大的应力，增强了材料的强度和韧性。

其次，Fe-Co双金属具有良好的磁性能。

钴是一种具有高磁饱和度和磁导性的金属，而铁也是一种具有良好磁性的金属。

将二者结合在一起，可以获得更优异的磁性能。

这种特性使得Fe-Co双金属在电磁领域的应用非常广泛，如磁性材料、电磁感应器和磁记录等。

另外，Fe-Co双金属还具有优良的耐蚀性能。

由于钴具有良好的耐腐蚀性，而铁并不具有很好的耐蚀性。

在双金属结构中，通过钴的保护，可以有效地防止铁的腐蚀和氧化，使得整体结构具有较长的使用寿命。

Fe-Co双金属的结构也可以通过调整两种金属比例来实现不同的性能和应用。

例如，在一些比例下，Fe-Co双金属表现出优异的热导性能，因此被广泛应用在热敏元件和热传感器中。

在其他比例下，Fe-Co双金属还具有良好的电导性能，因此可用于电子器件和导电材料等领域。

总的来说，Fe-Co双金属的结构具有多种优异的性能和应用前景。

随着材料科学和工程技术的不断发展，人们对该材料的研究和应用也在不断扩展。

未来，我们可以期待更多领域中的Fe-Co双金属应用的涌现，为我们的生活和工作带来更多的便利和创新。

金属基复合材料ppt课件

金属基复合材料ppt课件

（3）、热膨胀系数小、尺寸稳定性好
金属基复合材料中的碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗 粒、硼纤维等均具有很小的热膨胀系数，又具有很高的 模量，特别是高模量、超高模量的石墨纤维具有负的热 膨胀系数。加入相当含量的增强物不仅大幅度提高材料 的强度和模量，也使其热膨胀系数明显下降，并可通过 调整增强物的含量获得不同的热膨胀系数，以满足各种 应用的要求。
铝基复合材料是在金属基复合材料中应用得最广
的一种。由于铝的基体为面心立方结构，因此具有良好的塑 性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格 低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利的条件。
在制造铝基复合材料时，通常并不是使用纯铝而是用各 种铝合金。
铝基复合材料
• 大型运载工具的首选材料。如波音747、757、767 • 常用：B/Al、C/Al、SiC/Al • SiC纤维密度较B高30％，强度较低，但相容性好。 • C纤维纱细，难渗透浸润，抗折性差，反应活性较高。 • 基体材料可选变形铝、铸造铝、焊接铝及烧结铝。它们
（2）、导热导电性能
虽然有的增强体为绝缘体，但在复合材料中占 很小份额，基体导电及导热性并未被完全阻断， 金属基复合材料仍具有良好的导电与导热性。
为了解决高集成度电子器件的散热问题，现已 研究成功的超高模量石墨纤维、金刚石纤维、金 刚石颗粒增强铝基、铜基复合材料的热导率比纯 铝、铜还高，用它们制成的集成电路底板和封装 件可有效迅速地把热量散去，提高了集成电路的 可靠性。
氧化铝和硅酸铝短纤维增强铝基复合材料的室温 拉伸强度并不比基体合金高，但它们的高温强度明显 优于基体，弹性模量在室温和高温都有较大的提高， 热膨胀系数减小，耐磨性能得到改善。
• 纤维增强复合材料的强度和刚性与纤维方向密纤维使材料具有明显的各向异性。纤维采 用正交编织，相互垂直的方向均具有好的性能。纤维 采用三维编织，可获得各方向力学性能均优的材料。

Pb_Al层状复合电极材料制备与性能初探


层状复合电极用于电解过程的不溶性阳极比铅合 金电极性能更好；再者，1# 试样极化曲线的极化电 位明显低于 2# 试样，其差值为 100 mV。 由此说明
PSA 复合电极对电极的析氧电位有明显的影响，
所以该材料用于电解过程的不溶性阳极时可以降
低槽电压，从而降低电耗。
1.2 1.0
1# 2#
电流 /A
0.8
Key words：electrode materials; laminated compound; hot dipping; Al-Pb immiscible alloy system
铅及铅合金因具有优良的耐腐蚀性和电化学 性能，一直被湿法冶金工业用来做电积铜、电积锌 的不溶性阳极材料和作为铅蓄电池中的板栅材 料， 有着不可替代的地位。 但由于该材料存在机 械强度低、抗蠕变性差、内阻大、密度大等缺陷。 因此，寻求一种强度高、导电好、耐腐蚀、密度小、 成本低的新型电极材料， 以解决湿法电积过程中 提高极板强度、降低槽电压、节省能耗、增加耐磨 性；以及提高铅蓄电池的比能量，减轻质量，一直 是 该 领 域 竞 相 发 展 的 重 大 课 题 [1-7]。
其 电 阻 减 少 24%，质 量 减 轻 37.6%，电 极 极 化 电 位 降 低 2.3%，腐 蚀 损 耗 降 低 90.8%，槽 电 压 降 低 200 mV。 因 此 Pb-Sn-Al 层状复合电极材料是一种密度小、导电好、耐腐蚀的电极材料，有着重要的开发应用前景。
关键词：电极材料； 层状复合； 热浸镀； Pb-Al 非混溶体系
0
0.8
1.5
2.5
3.2
3.8
4.7
5.8
6.3
7.1
7.9
6
Hot Working Technology 2008, Vol.37, No.24

自组装制备有机_无机层状复合材料

自组装制备有机/无机层状复合材料3张学骜,吴文健,刘长利,王建方(国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073)摘　要:　自然界中形成的生物材料在结构和性能上具有优异的配备性。

模仿生物矿化的形成机制,利用自组装原理能够仿生合成出性能优良和具有多级结构特点的有机/无机界面层状复合材料。

本文在总结近年来最新研究的成果上,简要介绍了自组装和生物矿化的机理,重点阐述了基于无机相层的自组装和以有机大分子为模板自组装制备有机/无机层状复合材料两种合成途径,并对未来的发展趋势做了展望。

关键词:　自组装;有机/无机界面;层状复合材料;生物矿化中图分类号:　O641.3;TB33文献标识码:A 文章编号:100129731(2005)11216452061　引　言早在几百万年以前,自然界就已经形成了结构高度有序的有机/无机层状复合材料,如哺乳动物的牙床、骨骼以及软体动物的壳等,尤其是贝壳中的珍珠层具有杰出的力学性能而备受关注[1]。

图1(a )是红鲍鱼壳截面的扫描电子显微镜(SEM )照片[2]。

图1　红鲍鱼贝壳的结构分析图Fig 1St ruct ural analysis of red abalone shell 图1的上部分表示贝壳的棱柱层,下部分为贝壳的珍珠层,从图中能清晰的看出珍珠层为层状结构。

图1(b )是珍珠层的结构示意图,珍珠层属于天然的有机/无机层状复合材料,其中95%(体积分数)是片状文石,其余5%是蛋白质2多糖有机体,这些文石片和有机体层交错排列[3]。

由于贝壳珍珠层独特的形成机理和有机/无机层状结构,使得贝壳具有硬度大、韧性高的最佳配合,破裂韧度比相应的单独的无机文石层大2～3个数量级[4]。

所以关于珍珠层的仿生学研究非常多,早期主要针对其结构仿生,开展了叠层复合材料的研究[5],虽然这些材料的力学性能都有了较大的提高,但远远无法与珍珠层媲美,因为目前结构仿生材料制备方法所得到的叠层尺度都在微米以上,且其软硬相都为无机物,而珍珠层则是纳米级的有机/无机多级结构材料。

第五章 金属基复合材料(MMC)


MMC制备工艺（续）
MMC制备工艺（续）
• 压铸工艺中，影响复合材料的工艺因素
• 主要有熔融金属的温度、模具预热温度、使用的最大 压力、加压速度等。
• 在采用预制增强材料块时，为了获得无空隙的复合材 料，一般压力不低于50MPa，加压速度以使顶制件不 变形为宜，一般为1-3cm／min。
• 对于铝基复合材料，熔融金属温度一般为700-800 ℃，预制件模具预热温度一般可控制在500-800℃， 并可相互补偿。
• 对增强材料与其体互相湿润的要求不高，而且对增强材料与基体 粉末的密度差没有要求，能够使颗粒或晶须均匀分布在金属基复 合材料的基体中。
• 采用热等静压工艺时，其组织细化、致密、均匀。一般不会产生 偏折、偏聚等缺陷，可使空隙等其它内部缺陷得到明显改善，从 而提高复合材料的性能。
• 粉末冶金制备的金属基复合材料可以通过传统的金属加工方法进 行二次加工，可以得到所需形状的复合材料部件的毛坯。
MMC制备工艺（续）
• 扩散结合工艺的特点
• 采用扩散结合方式制备金属基复合材料还可以采用热轧和热挤 压、接拔的二次加工方式进行再加工，也可以采用超塑性加工 方式进行成型加工。
• 扩散结合是连续纤维增强，并能按照复合材料的铺层要求排布 的唯一可行的工艺。采用扩散结合方式制备金属基复合材料， 工艺相对复杂，纤维排布、叠合以及封装手工操作多，成本高。
MMC制备工艺（续）
MMC制备工艺（续）
• 三个关键步骤：
• (1)纤维的排布；(2)复合材料的叠合和真空封 装；(3)热压。
• 扩散结合工艺中的最关键步骤是热压为了保证 性能符合要求，热压过程中要控制好热压工艺 参数。热压工艺参数主要为：热压温度、压力 和时间。
• 在真空热压炉中制备硼纤维增强铝的热压板材 时，温度控制在铝的熔点温度以下，一般为 500-600℃，压力为50-70MPa，热压时间控 制在0.5-2小时。
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2013/12/16
北京科技大学 材料加工工程专业《轧材质量控制与深加工技术》
11 层状金属复合材料技术
韩静涛 博士/教授/博士生导师
北京科技大学 材料加工工程学科 首席教授 中国钢结构协会冷弯型钢分会 理事长 中国金属学会 荣誉理事
随着科学技术突飞猛进的发展，人类对材料提 出了更为严格、苛刻的要求。金属基复合材料在设 计上综合了各组元的优点，弥补了各组元的不足， 具有单一金属或合金无法比拟的优异综合性能，成 为当今材料科学的研究热点之一。 层状金属复合材料是利用复合技术使两种或两 种以上物理、化学、力学性能不同的金属之间实现 牢固冶金结合而得到的新型材料。其中的各层金属 仍保持各自原有特性，但其整体物理、化学、力学 性能比单一金属得到了很大提高。
按照成形时各组分材料的状态，可以分为 固-固复合和固液复合两种。固-固复合主要是 指两种或者多种组元以固态形式进行结合，而 固液复合则是其中一种组元金属以液相形式与 另外一种金属进行直接复合。 经过几十年研究开发，层状金属复合材料 的制备和生产工艺已经日趋完善。各种固相或 者液相之间的复合工艺不断出现，不同组元组 合而成的新型复合材料也不断更新，以满足越 来越高的产品需求。未来的金属层状复合材料 将在新的复合加工方法、复合机制、使用性能 等方面进行大量的系统研究。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
采用离心铸造+热挤压+冷拔（轧）工艺制造； 实现了界面的完全冶金结合； 兼具了两种金属的优点，具有优良的综合性能； • 耐蚀性好，耐高温、高压； • 较高冲击性能，各向机械性能一致； • 界面结合强度、持久强度、抗氧化性能高； 产品尺寸精度高，表面及内在质量好。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
7
2013/12/16
将高性能耐磨材料与韧性较好的低合金钢进行冶金 复合，可以使复合材料既具有很好的耐磨性能，又 保证了足够的韧性和抗冲击能力，具有很大的研究 推广价值。北京科技大学等单位采用离心浇铸复合 技术，制备出耐磨性能－韧性性能具佳的金属材料 组成的金属层状复合管坯，并且结合热塑性变形， 得到具有良好耐磨性能和韧性性能的耐磨双金属复 合管产品，弥补单一金属材料的不足。代表产品为： 1) 耐磨高铬铸铁基金属复合管：外层为低碳钢包覆 层，具有良好韧性、抗冲击性能和结构支撑性能； 而内层（工作层）为耐磨高铬铸铁，具很高的硬度 和耐磨性。仅混凝土泵车用管市场容量即达10亿元 人民币/年，且使用寿命高于市场目前使用管材寿命 400%以上。
10#/GH600 结合层 100x
304/316 结合层 100x
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
机械复合钢管 结合层存在明显的 宏观间隙
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
冶金结合层 具有超过本体的 结合强度，能使 整支管子的应力 分布均匀，不会 造成局部较大的 应力集中。
离心坯挤压+冷轧钢管 规格Φ46×3
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
双金属复合管种类
几种典型复合技术的界面金属学特征
爆炸复合界面波形图（钛-钢）
爆炸复合界面的塑性变形（钛-钢）
不同复合方法界面过渡层厚度的残余应力
真空钎焊复合界面形貌（碳钢-碳钢） 离心浇注+热挤压复合界面（1Cr18Ni9Ti-20Cr）
1-爆炸复合界面残余应力分布； 2-离心浇注+热挤压复合界面残余应力分布； 3-离心浇注+冷挤压复合界面残余应力分布
二辊可逆轧机，可轧最大宽度为350mm
军用、警用、工业、民用刃具复合材 （锋利度与柔韧性组合）
北京科技大学等单位采用“离心复合浇铸+纵剖＋ 热轧”工艺，试制了高速钢/低碳钢机械刀具复合 板材，SUS440C/2Gr13N高档民用餐刀复合板材等。 在满足刀具锋利度、耐磨损性能的同时，克服了高 硬材料易崩口、掉块等性能缺陷。在复合坯料的铸 造工艺、热轧工艺、热处理工艺取得了较大的突破。 大大提高了刀具剪切质量、效率、作业率，延长了 刀具的使用寿命。
2
2013/12/16
高性能耐磨复合管产品特色
3 高性能耐磨复合管产品特色
双金属离心管坯 （Φ230×80×870）
双金属离心管坯 （Φ230×80×870）
双金属热轧管 (Φ95×8)
双金属冷轧管 (Φ46×3)
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
界面上合金元素从低合金钢到奥氏体不 锈钢界面上的变化程度比较缓慢，并没 有突变的迹象 。
基层
基层
机械复合式钢管
复层
复层
两层金属为完全 冶金结合，具有很 强的结合力。
3
2013/12/16
多工位离心复合浇铸
离心复合铸造
挤压场景
3150挤压机
冷轧机
精整车间
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1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发
化工用液体气体用管 石油天然气输送管 油井用复合管 双金属复合管 锅炉用复合管 废物焚烧炉用复合管 热交换器用复合管 耐腐蚀结构用复合管
φ2=90 °
φ2=90 °
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2013/12/16
经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织SEM
经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织
碳化物体积分数为35%,43%,37% 950℃固溶：二次碳化物分布不 均匀，呈团状聚集； 1000℃固溶：颗粒二次碳化物 和晶界球状二次碳化物均匀分布。 回火温度：a) 950℃; b) 1000℃; c)1050℃
(a)炉冷 10μm
(b)空冷
(c)沙冷
普通型高铬铁
改进型高铬铁
高铬铸铁热锻过程中的组织演化
a) b)
热变形后高铬铸铁中的碳化物变化规律
c)
d)
a）铸态； b) 压下50%；c) 压下75％；d) 压下90％
经热变形，碳化物颗粒破碎，共晶碳化物局部溶解于奥氏体 基体中，尺寸进一步减小，使奥氏体中碳含量升高。热锻和 冷却过程中，奥氏体基体中将析出细小二次碳化物。热锻压 下60%时，共晶碳化物为15-20μm，而热锻压下80%时，共晶 碳化物尺寸降低到10-15μm。二次碳化物基本在1-3μm间。 显微孔隙将随热变形或热扩散而逐步消失。
1 全冶金结合双(多)金属复合管技术开发 2 层压双(多)金属复合板技术开发 3 复合钢材新品开发
α 纵轴方向 B h1 H h2 h3
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先进工模具钢材料－新型复合刃口钢材
复合钢板热轧
当前，随着工业的发展，机械工业也逐步向 着数控化、精密化、集成化、智能化的方向发展， 因此对刀具材料的硬度、抗弯强度、冲击性能和 组织等性能也提出了愈来愈高的要求。为适应当 前工业的需要，刀具材料也需不断的发展更新， 一方面发展用于耐热、高硬度、高强度难加工材 料加工的刀具材料，另一方面增强原有刀具材料 性能。 新型复合钢板的应用，可有效满足机械与民 用刀具对于硬度与韧性的双重要求。如内部高硬 度、高耐磨性的合金钢，外部为高韧性低碳钢刀 具等。
煤机备品备件
燃烧器耐磨弯头
耐磨可调缩孔
双金属复合衬板
耐磨阀门
耐磨伸缩接头－无限冷硬高镍铬球墨铸铁/45#钢复合
10μm 10μm
高铬铁/碳钢离心复合辊坯的试制
特点：通过变质处理和特殊热处理，增加了高耐磨碳化物质点，基体组织稳定性 提高，突出其耐磨性和抗事故性。 效果：较普通高铬铁离心轧辊耐磨性和抗事故能力提高30%.
热 变 形 后 高 铬 铸 铁 中 的 织 构
经热变形和高温淬火后的高铬铸铁组织
φ2=45 °
φ2=45 °
φ2=65 °
φ2=65 °
高铬铸铁由马氏体和少量残 余奥氏体组成。随奥氏体化 温度升高，共晶碳化物尺寸 增大，高铬铸铁中共晶碳化 物平均尺寸分别为8μm， 9μm，15μm。 回火温度：a) 950℃; b) 1000℃; c)1050℃
2) 耐磨高铬铸铁基金属复合板：采用离心浇铸技术， 浇铸出内层、外层均为低碳钢，中间层为高铬铸铁 的三层复合管坯料。随后，将复合坯料沿长轴方向 进行剖分，得到瓦片状的长条型复合板坯。将板坯 加热到一定温度，在复合板轧机上进行热轧碾平、 可逆轧制，最终得到复合金属板。热轧变形时，坯 料的内外层由于塑性较好，变形均匀；而中间层的 热塑性较差，在轧制过程中将发生碎化，被内外层 包覆在其中，均匀地进行混合。这种工艺得到的复 合板，表面为低碳钢包覆，成形时不会碎裂，并且 具有较好的韧性；而内层为经大塑性变形处理后的 高铬铸铁，复合板整体具有很高的强度和耐磨性。
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2013/12/16
3. 提出了采用离心复合管坯＋纵剖＋热轧＋冷轧工 艺方法生产冷热轧双金属复合板材的专利技术， 为高性能、多层复合板材的生产提供了低成本、 短流程工业化生产技术； 4. 提出了采用复合材料制备技术生产难变形金属的 工艺方法。传统的难变形金属，如高硅钢、高硼 不锈钢等，本身塑性极差，难以通过热塑性变形 生产。而采用新型制备技术可以解决这一问题； 5. 提出了大变形铸铁板材和管材的制备技术，以往 人们所接触到的铸铁材料基本都是铸态，韧性较 差，大大限制了其产品应用范围。而新型工艺可 大幅度铸铁材料的塑性变形能力，获得组织细化、 碳化物分布细密，综合性能优异的轧制态铸铁材 料。
Q235
CrWMn
Q235
CrWMn
国内市场容量：＞ 15～20亿人民币/年；
各种复合方法的复合效果
2 层压双(多)金属复合板技术开发
爆炸＋轧制复合板界面
轧制复合板界面
叠轧复合板（千层板）界面
新工艺复合板界面
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