。342 北京科技大学学报 第31卷 能为一体的新材料，具有广阔的应用前景？.与 压变形实验，制成Q235/TA1/Q235圆柱复合试样. 钛及钛合金相比，钛/碳钢复合板不仅成本低，耐腐 TA1和Q235钢经表面处理后，将TA1夹在两块 蚀性能突出，而且具有良好的导热性能和焊接性能， Q235钢之间，按Q235/TA1/Q235叠合后，在一定 从而引起世界各国的普遍重视到.由于钛具有较高 的变形温度、应变速率条件下，以一定的变形程度进 的化学活性很容易与其他材料发生化学反应，形成 行压缩变形.为了获得大的累积压下量，每次压制 金属间化合物，使钛/碳钢复合板的结合强度下降， 后，在试样两端面叠加Q235钢（如图1所示），然后 限制了其应用.钛/碳钢复合板的结合强度随累积 再进行压制，应变速率为0.01s1.为了减少摩擦， 变形量的增加而增大.但是，受到现实轧制装备的 在试样两端涂敷石墨.应用光学显微镜和Cam- 限制，不可能获得较大的累积变形量，因此钛/碳钢 bridgeS25OMK2型扫描电子显微镜(SEM)分析界面 复合板的结合强度比较低，在应用上受到很大的限 组织：使用CMT4105微电子万能试验机测量TA1/ 制 Q235钢轧制复合板界面的剪切强度，剪切强度试样 针对钢材组织细化，日本学者过伸泰提出了累 如图2所示. 积叠轧焊方法，该方法被认为是大变形工艺中惟一 能生产大块超细晶金属材料的方法9.将累积叠轧 焊方法用于复合板的制备，通过超常规大变形加工 0235 0235 可以提高复合板的结合性能，制备出高品质的钛/碳 钢复合板).由于钛与钢是两种性能差别很大的材 (a)第1次压制 料，在高温复合变形过程中，两种材料的变形行为有 很大的差异，不同的变形行为对两种材料的复合将 产生很大的影响，因此研究钛/碳钢复合时的变形规 (b)叠加Q235钢后第2次压制 律具有重要的意义19 本文提出了采用单向累积叠压模拟累积叠轧焊 的实验方法，通过研究钛/碳钢复合变形过程中两种 (C)再次叠加Q235钢后第3次压制 金属的变形行为以及微观组织，探讨钛/碳钢复合变 形规律及其对材料复合特性的影响，优化复合制备 图1累积变形复合工艺 工艺，为高品质累积叠轧焊钛/碳钢复合板的制备提 Fig.I Accumulated deformat ion composite proces 供依据. 1实验材料及研究方法 0)235 11实验材料 实验所用材料为工业Q235钢锻坯和工业纯钛 TA1.试件规格：Q235为中8mm×8mm(圆柱体)， TA1为中8mm×3mm(圆柱体).实验材料的化学成 分如表1和表2所示. 表1低碳钢Q235的主要成分（质量分数） 图2剪切试样（单位：mm) Table 1 Chemical composition of Q235 % Fig 2 Specimen for shearing(unit:mm) C Si Mn P Als Fe 016020061001900230018余量 2实验结果及分析 表2工业纯钛TA1成分（质量分数） Table 2 Chemical composition of TAl % 2.1总应变和组元应变 测量循环累积复合变形前后各组元的厚度，并 Fe 0 C N Si H Ti 008008 计算各组元的原始层厚比、成品层厚比、总应变和组 00500112001001余量 元应变等.根据测量的结果得到总应变与组元应变 12模拟实验方法 的关系曲线如图3所示.从图3中可以看出，各组 采用Gleeble一1500进行TA1/Q235钢累积叠 元变形随总应变的增加而增加.Q235钢的应变随能为一体的新材料, 具有广阔的应用前景 [ 1-2] .与 钛及钛合金相比, 钛/碳钢复合板不仅成本低, 耐腐 蚀性能突出, 而且具有良好的导热性能和焊接性能, 从而引起世界各国的普遍重视[ 3] .由于钛具有较高 的化学活性很容易与其他材料发生化学反应, 形成 金属间化合物, 使钛/碳钢复合板的结合强度下降, 限制了其应用.钛/碳钢复合板的结合强度随累积 变形量的增加而增大.但是, 受到现实轧制装备的 限制, 不可能获得较大的累积变形量, 因此钛/碳钢 复合板的结合强度比较低, 在应用上受到很大的限 制[ 4-5] . 针对钢材组织细化, 日本学者 伸泰提出了累 积叠轧焊方法, 该方法被认为是大变形工艺中惟一 能生产大块超细晶金属材料的方法 [ 6] .将累积叠轧 焊方法用于复合板的制备, 通过超常规大变形加工 可以提高复合板的结合性能, 制备出高品质的钛/碳 钢复合板[ 7] .由于钛与钢是两种性能差别很大的材 料, 在高温复合变形过程中, 两种材料的变形行为有 很大的差异, 不同的变形行为对两种材料的复合将 产生很大的影响, 因此研究钛/碳钢复合时的变形规 律具有重要的意义 [ 8-10] . 本文提出了采用单向累积叠压模拟累积叠轧焊 的实验方法, 通过研究钛/碳钢复合变形过程中两种 金属的变形行为以及微观组织, 探讨钛/碳钢复合变 形规律及其对材料复合特性的影响, 优化复合制备 工艺, 为高品质累积叠轧焊钛/碳钢复合板的制备提 供依据. 1 实验材料及研究方法 1.1 实验材料 实验所用材料为工业 Q235 钢锻坯和工业纯钛 TA1 .试件规格 :Q235 为 8 mm ×8 mm( 圆柱体) , TA1 为 8mm ×3 mm( 圆柱体) .实验材料的化学成 分如表 1 和表 2 所示 . 表 1 低碳钢 Q235 的主要成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of Q235 % C S i Mn P S Als Fe 0.16 0.20 0.61 0.019 0.023 0.018 余量 表 2 工业纯钛 TA1 成分( 质量分数) Table 2 Chemical composition of TA1 % Fe O C N Si H Ti 0.08 0.08 0.05 0.011 2 0.01 0.01 余量 1.2 模拟实验方法 采用 Gleeble-1500 进行 TA1/Q235 钢累积叠 压变形实验, 制成 Q235/TA1/Q235 圆柱复合试样. TA1 和 Q235 钢经表面处理后, 将 TA1 夹在两块 Q235 钢之间, 按 Q235/TA1/Q235 叠合后, 在一定 的变形温度 、应变速率条件下, 以一定的变形程度进 行压缩变形.为了获得大的累积压下量, 每次压制 后, 在试样两端面叠加 Q235 钢( 如图 1 所示) , 然后 再进行压制, 应变速率为 0.01 s -1 .为了减少摩擦, 在试样两端涂敷石墨.应用光学显微镜和 Cam￾bridgeS250MK2 型扫描电子显微镜( SEM ) 分析界面 组织 ;使用 CM T4105 微电子万能试验机测量 TA1/ Q235 钢轧制复合板界面的剪切强度, 剪切强度试样 如图 2 所示 . 图 1 累积变形复合工艺 Fig.1 Accumulat ed deformation composit e process 图2 剪切试样( 单位:mm) Fig.2 Specimen f or shearing( unit :mm) 2 实验结果及分析 2.1 总应变和组元应变 测量循环累积复合变形前后各组元的厚度, 并 计算各组元的原始层厚比、成品层厚比、总应变和组 元应变等.根据测量的结果得到总应变与组元应变 的关系曲线如图 3 所示 .从图 3 中可以看出, 各组 元变形随总应变的增加而增加 .Q235 钢的应变随 · 342 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷