火焰複合機管一種兼具剛度、強度和耐蝕、耐(nài)磨等綜合性能的結構和功能材料,基體和覆層之間通過(guò)變形和連接技術形成緊密結合(hé),大大發揮了(le)各組元(yuán)金屬(shǔ)的優勢,克服了單(dān)一金屬的性能缺陷,可以顯著降低應用成本,具有優(yōu)異的(de)綜(zōng)合性(xìng)能和經濟效益,在核電、石油(yóu)化工(gōng)、海洋工程、電力電(diàn)子、機(jī)械製造、建築裝飾(shì)等領域具有廣闊(kuò)的應用前景。雙金屬複合管與雙金屬複合板相比,製(zhì)備難度更大並且複合工藝研究起步(bù)較晚,前期隻(zhī)能獲得(dé)機械結(jié)合,並(bìng)且複合過程需要用(yòng)成品基體和覆層管(guǎn)材(cái)預製複合管(guǎn)坯,對於裝配精度及表麵質量要求(qiú)較高(gāo),成形效率較低(dī),嚴重製約火焰複合機管的應用和推廣。近年來,國內外研究者針對火焰複合機管製備工藝開展了大量工作(zuò)。
隨著(zhe)製(zhì)備工藝(yì)的日益(yì)豐(fēng)富與成熟,其(qí)產品逐步走向工業化應用,並且在惡劣(liè)條件下表現(xiàn)出優異的服役性(xìng)能,具有顯著的經濟效益。然而(ér),麵(miàn)對巨大(dà)的市場需求,現有雙金屬複合管的產品(pǐn)種類、尺寸規(guī)格、生產效率等亟待提高。因此,在獲得良(liáng)好界麵結合效果的同時,兼顧率、短流程、低(dī)能耗的工業化(huà)製備工藝已成為加快其工業應用進程的重點。
火焰複合(hé)機界麵複合(hé)過程與材料自身物理化(huà)學(xué)性(xìng)能以及(jí)複合工藝中的變形、溫度、壓力等密切相關,即當(dāng)組元(yuán)金屬材料不(bú)同、製備工藝不同時(shí),獲得(dé)的複合(hé)界麵微觀結構、界麵產物等均會有所不同。目前根據現有研究統計,雙金屬複合管界麵結合機理(lǐ)大致可以分為擴散結合、反應結合、外部能場輔助結合(hé)和機械結合(hé)4類,其特(tè)點如下。
(1)擴散結合主要(yào)分為固-固擴散和固-液擴散。
固(gù)-固擴(kuò)散(sàn)是(shì)指兩金屬(shǔ)組元接觸表麵在高溫和壓力作用下產生原子間(jiān)擴散,而固(gù)-液擴散是指兩金屬組元之間首(shǒu)先發生潤濕和溶解,隨後產生原子間互相擴(kuò)散,二者最終均在複合界麵處形成連續的固溶體,但沒有化學反應產生的金屬間(jiān)化合物。該類複合界麵(miàn)具有良好的(de)穩定性和結合強度,但隻能在較為理想的條件(jiàn)下才(cái)能獲得。
(2)反(fǎn)應結(jié)合是指兩金屬組元間通過(guò)發生化學反應(yīng),生成(chéng)對應的金屬間化合物,由化學鍵提供的結合力而實現結合。金(jīn)屬間化合物多具有高硬度、高脆性等特(tè)點,若反應層厚度過大,則會導致複合界麵脆化,降低界麵結合強度。
(3)外部能(néng)場輔助結合主要是指爆炸結合和電磁脈衝結合兩類,是通過爆炸或電磁(cí)脈衝(chōng)在(zài)複(fù)合界(jiè)麵產生瞬時高速傾(qīng)斜碰撞(zhuàng)和塑性變形實(shí)現界麵結(jié)合,並且在衝擊載荷作用下,複合界麵通常並非(fēi)是平直狀,而是(shì)呈現波紋狀。
(4)機械(xiè)結合是指利(lì)用塑性變形後的(de)殘餘壓力作用下使內外管間形成緊密結(jié)合。通常所說的機械結合是指機械結合占主導地位,與(yǔ)少量擴(kuò)散(sàn)和反應結(jié)合並(bìng)存的形式。其主要特點是製(zhì)備簡便,但在高溫(wēn)下容易出現(xiàn)應力鬆弛、分層和脫落現象。
在實際(jì)複合過程中(zhōng),多數情況下並非(fēi)獨立發生的,通常是以物理接觸(chù)為(wéi)基礎的(de)多種有機組合。製備工藝特(tè)點和複合過程中的變形、溫度、壓力等關鍵因素與(yǔ)初始時基體和覆層金屬物理狀態有直接(jiē)關係,因此,可將現有雙金屬複合管製備工藝分為固-固相(xiàng)複合(hé)法、固-液相複合(hé)法、液-液相(xiàng)複合法和其(qí)他複合方法。
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