本書針對層狀金屬復合材料制備過程中界面連接這一關鍵問題，以鎂/鋁合金、鋁/鎂/鋁合金、鎂/銅合金、鎂/鈦合金和鎂合金/不銹鋼復合板的組元設計、加工制備技術、界面結構調(diào)控、性能強化機制和界面連接機理為主線展開，試驗表征與數(shù)值建模相結合，重點闡釋異質(zhì)材料界面連接過程中的機械塑性形變、物理元素擴散和化學冶金反應行為。此外，本書提出一種新型脈沖電流輔助軋焊層狀復合板制備技術，可實現(xiàn)小壓下率參數(shù)下的鎂/鋁合金復合板制備，著重介紹界面連接過程中機械嚙合、元素擴散和瞬時液相反應的連接機理。
本書可供從事異種金屬焊接與連接、層狀金屬復合材料設計與開發(fā)的科研工作者、研究生、工程技術人員和管理人員使用和參考。
著重介紹界面連接過程中機械嚙合、元素擴散和瞬時液相反應的連接機理。
隨著航空航天、軌道交通、運載裝備、國防軍事等領域快速發(fā)展，以及對材料輕量化、結構功能一體化的綜合特性要求不斷提升，綠色、輕質(zhì)、高強的鎂基金屬復合材料受到極大關注。
鎂及鎂合金材料作為密度最小的工程用金屬結構材料，在機械運載和武器裝備輕量化等領域具有極大的潛在應用價值，推廣其大規(guī)模應用也是實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的有效途徑之一。因此，提出以鎂合金為基板，將其與各金屬板材復合制備成層狀金屬復合板，以發(fā)揮鎂合金輕質(zhì)高強的優(yōu)勢，同時具備覆層金屬材料的結構或功能優(yōu)勢，可滿足不同服役環(huán)境下工程應用的需求。
本書針對層狀金屬復合板材制備過程中界面連接這一關鍵問題，圍繞復合材料組元設計理念、加工制備技術、界面結構調(diào)控與性能強化機制展開系統(tǒng)分析介紹。研究對象涵蓋鎂/鋁合金、鎂/鈦合金、鎂/銅合金、鎂合金/不銹鋼、鋁/鎂/鋁合金，重點講述鎂基層狀金屬復合板的爆炸復合、爆炸軋制復合、脈沖電流輔助軋焊層狀復合板制備技術及制備過程中的界面連接行為。
本書共9章。第1章概述了層狀金屬復合板的制備技術及發(fā)展趨勢，層狀金屬復合板研究的共性問題，以及層狀金屬復合板發(fā)展的創(chuàng)新思路。第2章討論鎂基層狀金屬復合板的爆炸焊接制備與數(shù)值建模。第3～7章分別探究鎂/鋁合金、鋁/鎂/鋁合金、鎂/銅合金、鎂/鈦合金、鎂合金/不銹鋼爆炸焊接復合板的界面連接行為。第8章探討鎂/鋁合金爆炸軋制復合板制備及其界面連接行為。第9章介紹脈沖電流輔助鎂/鋁合金軋焊復合板制備及其界面連接行為。
本書的出版得到了國家自然科學基金青年項目(51805359)和國家自然科學基金面上項目(52075360和51375328)的資助，得到了作者所在研究團隊的大力支持和幫助。在此感謝太原理工大學先進成形與智能裝備研究院、太原理工大學機械與運載工程學院、太原理工大學材料科學與工程學院的王文先教授團隊和曹曉卿教授團隊，以及向相關研究中提供爆炸焊接實驗支持的太鋼復合材料廠范述寧高工，同時真誠感謝在本書出版過程中對筆者提供幫助和支持的相關單位和個人。
由于作者水平有限，書中疏漏及不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正!
張婷婷
高等院校教師
前言
第1章概述1
1.1層狀金屬復合板的制備技術及發(fā)展
趨勢1
1.1.1層狀金屬復合材料的發(fā)展歷程1
1.1.2層狀金屬復合板的制備技術2
1.1.3鎂基層狀復合板的研究現(xiàn)狀6
1.2層狀金屬復合板研究的共性問題6
1.2.1層狀金屬復合板設計的關鍵7
1.2.2層狀金屬復合板界面的連接
理論8
1.2.3層狀金屬復合板界面連接行為的
試驗表征9
1.2.4層狀金屬復合板界面連接行為的
數(shù)值建模10
1.3層狀金屬復合板發(fā)展的創(chuàng)新思路11
1.3.1基于結構功能復合板的組元
設計12
1.3.2基于復合板連接界面的結構
調(diào)控12
1.3.3基于外加能場輔助加工的制備
技術12
參考文獻12
第2章鎂基層狀金屬復合板的爆炸
焊接制備與數(shù)值建模14
2.1引言14
2.2爆炸焊接復合板的研究現(xiàn)狀14
2.2.1爆炸焊接的發(fā)展特點14
2.2.2爆炸焊接復合的共性問題17
2.3爆炸焊接裝配形式18
2.4爆炸焊接的關鍵技術參數(shù)19
2.5爆炸焊接窗口20
2.5.1爆炸焊接窗口修正20
2.5.2鋁/鎂合金爆炸焊接窗口22
2.6爆炸焊接復合的特點23
2.6.1材料組合多樣性23
2.6.2動態(tài)沖擊特性23
2.6.3碰撞區(qū)的特性24
2.6.4界面等離子體24
2.6.5波形界面形貌特征24
2.7爆炸焊接復合的有限元建模25
2.7.1有限元模型的選擇25
2.7.2鎂/鋁合金爆炸復合的本構方程及
參數(shù)26
2.8本章小結26
參考文獻26
第3章鎂/鋁合金爆炸焊接復合板的
界面連接行為30
3.1引言30
3.2復合板的宏觀形貌特征30
3.3復合板連接界面形貌特征31
3.3.1沿爆炸焊接方向連接界面的形貌
特征31
3.3.2連接界面的幾種典型形貌特征33
3.3.3波形界面的形成機理35
3.3.4影響波形界面的因素39
3.4復合板連接界面的漩渦結構特征41
3.4.1漩渦結構界面形貌特征41
3.4.2漩渦結構內(nèi)物相組成41
3.4.3漩渦結構內(nèi)組織形貌43
3.4.4局部熔化區(qū)組織結構43
3.5基體中絕熱剪切帶特征及形成機理45
3.5.1絕熱剪切帶的組織特征45
3.5.2絕熱剪切帶的形成過程46
3.5.3絕熱剪切帶的影響因素50
3.5.4絕熱剪切帶的微納力學行為52
3.6近界面基體組織演變特征53
3.6.1鎂合金側近界面組織演變53
3.6.2鋁合金側近界面組織演變62
3.7復合板連接界面的接合機理64
3.7.1復合板連接界面的擴散反應
連接64
3.7.2復合板連接界面的塑性形變
嚙合72
3.7.3復合板連接界面的冶金熔化
連接行為74
3.8復合板連接界面的靜載力學性能78
3.8.1復合板連接界面微區(qū)硬度分布78
3.8.2復合板連接界面壓剪強度79
3.8.3復合板連接界面拉剪強度81
3.9焊后熱處理復合板組織性能84
3.9.1復合板的退火工藝84
3.9.2退火態(tài)復合板的連接界面特征84
3.9.3退火態(tài)復合板的組織特征86
3.9.4退火態(tài)復合板的力學性能88
3.10本章小結93
參考文獻95
鎂基層狀金屬復合板制備及其界面連接行為目錄第4章鋁/鎂/鋁合金爆炸焊接復合板
的界面連接行為100
4.1引言100
4.2復合板的制備工藝100
4.3復合板的宏觀形貌特征101
4.4復合板的邊裂現(xiàn)象及原因102
4.4.1爆炸焊接過程中的應力波
作用102
4.4.2應力波作用下的反射斷裂
現(xiàn)象104
4.4.3應力波影響的數(shù)值模擬研究105
4.5復合板連接界面的形貌特征109
4.6復合板的力學性能110
4.6.1復合板顯微硬度分布110
4.6.2復合板連接界面結合強度111
4.7本章小結112
參考文獻113
第5章鎂/銅合金爆炸焊接復合板的
界面連接行為114
5.1引言114
5.2復合板的制備工藝與數(shù)值建模114
5.2.1制備工藝114
5.2.2數(shù)值建模115
5.3復合板連接界面形貌特征116
5.4復合板連接界面物相組成118
5.5近界面基體組織演變特征120
5.6復合板連接界面的接合機理122
5.7復合板的力學性能123
5.7.1復合板連接界面微區(qū)性能123
5.7.2復合板連接界面結合強度124
5.8本章小結125
參考文獻125
第6章鎂/鈦合金爆炸焊接復合板
的界面連接行為127
6.1引言127
6.2復合板宏觀形貌特征127
6.3復合板連接界面微觀組織128
6.4復合板的力學性能130
6.4.1復合板連接界面壓剪強度130
6.4.2復合板拉伸性能131
6.4.3復合板彎曲性能132
6.4.4復合板沖擊韌性133
6.4.5復合板顯微硬度分布134
6.5焊后熱處理復合板組織性能136
6.5.1熱處理態(tài)復合板連接界面組織
成分136
6.5.2熱處理態(tài)復合板連接界面硬度
分布139
6.6鋁過渡層鎂/鈦合金復合板形貌
特征139
6.6.1復合板宏觀形貌特征139
6.6.2復合板連接界面形貌特征140
6.6.3復合板連接界面元素擴散
行為141
6.7鋁過渡層鎂/鈦合金復合板力學
性能142
6.7.1復合板顯微硬度142
6.7.2復合板連接界面剪切強度143
6.7.3復合板拉伸性能145
6.7.4復合板彎曲性能146
6.8本章小結147
參考文獻148
第7章鎂合金/不銹鋼爆炸焊接復合
板的界面連接行為150
7.1引言150
7.2復合板的制備工藝150
7.3復合板連接界面結構特征151
7.3.1復合板連接界面結構形貌151
7.3.2復合板連接界面組織物相153
7.4近界面基體組織演變特征155
7.5復合板連接界面的接合機理156
7.6復合板的力學性能158
7.6.1復合板連接界面微區(qū)性能158
7.6.2復合板拉伸性能159
7.7本章小結160
參考文獻161
第8章鎂/鋁合金爆炸軋制復合板
制備及其界面連接行為162
8.1
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