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250 北京科技大学学报 第30卷 1 研究方法 Q235钢板经磨床加工，去除氧化铁皮，然后经喷丸 处理，获得洁净、粗糙的表面，立即焊合制成复合坯 1.1实验材料 料，分别在700,750,800,850,900,950℃六个温度 实验所用基板为Q235钢锻坯，复板采用工业 点热轧，每轧一道次后空冷，取样分析；与第2组实 纯钛TA1.将表面处理好的钛放入两块Q235钢板 验不同的是，每次取样剩余坯料经表面处理后，两侧 之间，电弧封闭焊合，制成复合坯料，实验材料的化 对称叠加一块与其面积相等的Q235钢板 学成分如表1和表2所示. 实验中，之所以将原始坯料用电弧封闭焊合，是 表1低碳钢0235的化学成分（质量分数） 为了防止轧制加热时产生的内氧化影响结合强 Table 1 Chemical composition of Q235 steel % 度可，但是在焊合过程中残留在结合界面的空气忽 略不计，取样后采用CMT4105微电子万能试验机 Si Mn S Cr,Ni,Cu Fe 0.160.200.610.0190.023<0.30 进行剪切强度实验，使用NEOPHOT21大型光学显 余量 微镜观察材料的金相组织 表2工业纯钛TA1的化学成分（质量分数） Table 2 Chemical composition of TAl titanium 号 2研究结果分析 Fe 0 H Ti 2.1力学性能分析 0.08 0.08 0.050.01120.010.01余量 复合钢板结合性能的评价方法通常采用剪切实 验、剥离实验以及弯曲实验，剥离试样的制备比较 1.2实验过程 困难，弯曲试样方法还不太成熟，剪切实验评价复合 将试样分成三组，初始复合坯料中，Q235钢连 钢板结合强度该方法试样加工容易，操作简单，是目 铸坯经过热轧、机加工制成尺寸为100mm×60mm× 前应用最普遍的一种方法 5.5mm板坯，将工业纯钛TA1加工成95mm× 2.1.1累积变形量对结合强度的影响 55mm×3mm板坯，三组试样分别采用不同的轧制 用热轧法生产复合板的原理就是通过高温高压 工艺和表面处理方法， 作用，使待复合的两金属表面破碎，形成洁净、活化 第1组试样进行多道次轧制实验：首先将0235 的新生界面，促进两种金属的物理结合，因此结合 和TA1表面经过酸洗、脱脂、电弧封闭焊接制成复 过程中足够清洁的表面，足够多的金属达到原子间 合坯料，复合坯料分别在700,750,800,870℃四个 作用力范围是两个关键因素[61.图1所示为第1组 温度点热轧，每个试样对应一个温度点，每一个温度 试样多道次热轧后累积变形量与结合强度的关系曲 热轧4道次，在每轧一道次后空冷，取样分析.例 线，随着累积变形量的提高，更大面积的新鲜金属 如，1号试样在700℃热轧4道次，也就是首先将试 不断地达到原子间力的作用范围，结合强度也随之 样加热到700℃热轧一道次得到目标压下量，空冷， 增大·但是受到现实条件的限制，用普通热轧法很 取样分析；然后重新升温到700℃，热轧一道次，空 难获得更大的累积变形量.因此，为了获得超常规 冷，取样分析；如此循环4次，每道次按预先设定的 大变形量，实验采用累积叠轧焊的方法制备钛/碳钢 压下量热轧，最终得到目标累积压下量， 复合板，如图2所示，第2组试样经过累积叠轧后 第2组试样进行累积叠轧实验：表面处理方法 110 与第1组试样相同，复合坯料分别在750,800,850， 100 950℃四个温度热轧4道次，在每轧一道次后空冷， 80 取样分析；与第1组实验不同的是，每道次取样剩余 704 的坯料经表面处理后，单侧叠加一块与其面积相等 60 -■-750℃ -0-800℃ 的Q235钢板，电弧焊合制成新的复合坯料后，进行 50 -4-870℃ 下一道次轧制，如此循环4道次后，原始坯料两侧都 40 附有后来叠加的钢板.这样一边累积Q235钢板，一 0.6 1.4 18 22 真应变 边进行热轧的方式使原始坯料轻易地获得了超常规 大变形量， 图1第1组试样多道次轧制后累积变形量与结合强度的关系曲线 第3组试样仍然进行累积叠轧实验，但是尝试 Fig.I Change in shear strength with accumulative true strain after 了不同的表面处理方法和叠轧方式：首先将钛与 multi pass rolling1 研究方法 1∙1 实验材料 实验所用基板为 Q235钢锻坯复板采用工业 纯钛 TA1．将表面处理好的钛放入两块 Q235钢板 之间电弧封闭焊合制成复合坯料．实验材料的化 学成分如表1和表2所示． 表1 低碳钢 Q235的化学成分（质量分数） Table1 Chemical composition of Q235steel ％ C Si Mn P S CrNiCu Fe 0∙16 0∙20 0∙61 0∙019 0∙023 ＜0∙30 余量 表2 工业纯钛 TA1的化学成分（质量分数） Table2 Chemical composition of TA1titanium ％ Fe O C N Si H Ti 0∙08 0∙08 0∙05 0∙0112 0∙01 0∙01 余量 1∙2 实验过程 将试样分成三组初始复合坯料中Q235钢连 铸坯经过热轧、机加工制成尺寸为100mm×60mm× 5∙5mm 板坯．将工业纯钛 TA1加工成95mm × 55mm×3mm 板坯．三组试样分别采用不同的轧制 工艺和表面处理方法． 第1组试样进行多道次轧制实验：首先将 Q235 和 TA1表面经过酸洗、脱脂、电弧封闭焊接制成复 合坯料复合坯料分别在700750800870℃四个 温度点热轧每个试样对应一个温度点每一个温度 热轧4道次在每轧一道次后空冷取样分析．例 如1号试样在700℃热轧4道次也就是首先将试 样加热到700℃热轧一道次得到目标压下量空冷 取样分析；然后重新升温到700℃热轧一道次空 冷取样分析；如此循环4次每道次按预先设定的 压下量热轧最终得到目标累积压下量． 第2组试样进行累积叠轧实验：表面处理方法 与第1组试样相同复合坯料分别在750800850 950℃四个温度热轧4道次在每轧一道次后空冷 取样分析；与第1组实验不同的是每道次取样剩余 的坯料经表面处理后单侧叠加一块与其面积相等 的 Q235钢板电弧焊合制成新的复合坯料后进行 下一道次轧制如此循环4道次后原始坯料两侧都 附有后来叠加的钢板．这样一边累积 Q235钢板一 边进行热轧的方式使原始坯料轻易地获得了超常规 大变形量． 第3组试样仍然进行累积叠轧实验但是尝试 了不同的表面处理方法和叠轧方式：首先将钛与 Q235钢板经磨床加工去除氧化铁皮然后经喷丸 处理获得洁净、粗糙的表面立即焊合制成复合坯 料分别在700750800850900950℃六个温度 点热轧每轧一道次后空冷取样分析；与第2组实 验不同的是每次取样剩余坯料经表面处理后两侧 对称叠加一块与其面积相等的 Q235钢板． 实验中之所以将原始坯料用电弧封闭焊合是 为了防止轧制加热时产生的内氧化影响结合强 度［5］但是在焊合过程中残留在结合界面的空气忽 略不计．取样后采用 CMT4105微电子万能试验机 进行剪切强度实验使用 NEOPHOT21大型光学显 微镜观察材料的金相组织． 2 研究结果分析 2∙1 力学性能分析 复合钢板结合性能的评价方法通常采用剪切实 验、剥离实验以及弯曲实验．剥离试样的制备比较 困难弯曲试样方法还不太成熟剪切实验评价复合 钢板结合强度该方法试样加工容易操作简单是目 前应用最普遍的一种方法． 2∙1∙1 累积变形量对结合强度的影响 图1 第1组试样多道次轧制后累积变形量与结合强度的关系曲线 Fig．1 Change in shear strength with accumulative true strain after mult-i pass rolling 用热轧法生产复合板的原理就是通过高温高压 作用使待复合的两金属表面破碎形成洁净、活化 的新生界面促进两种金属的物理结合．因此结合 过程中足够清洁的表面足够多的金属达到原子间 作用力范围是两个关键因素［6］．图1所示为第1组 试样多道次热轧后累积变形量与结合强度的关系曲 线．随着累积变形量的提高更大面积的新鲜金属 不断地达到原子间力的作用范围结合强度也随之 增大．但是受到现实条件的限制用普通热轧法很 难获得更大的累积变形量．因此为了获得超常规 大变形量实验采用累积叠轧焊的方法制备钛／碳钢 复合板．如图2所示第2组试样经过累积叠轧后 ·250· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷