异种材料热轧连接机理研究：钛合金与不锈钢界面行为模拟

"钛合金与不锈钢热轧连接界面行为计算的研究旨在探索异种材料通过热轧形变连接的机理。该研究由赵东升、黄震宇和刘玉君进行，他们运用有限元软件MSC.Marc进行了模拟计算。文章指出，热轧过程中，连接材料在轧制方向上发生延展，同时塑性性能差异导致的摩擦力促使连接界面的氧化膜破裂，新生表面得以形成。在垂直于轧制方向的纵向力作用下，金属在高温下的屈服强度被超过，金属从氧化膜裂口挤出并紧密接触，从而实现连接。此外，实验还发现，在适当温度下加入铜作为软质中间层材料能促进连接的形成。" 这篇论文主要关注的是异种金属——TC4钛合金与304不锈钢之间的热轧连接技术。热轧是一种常见的金属加工工艺，它通过高温和压力使金属板相互结合，以形成一个连续的、无接缝的连接。在本研究中，研究团队利用MSC.Marc这一强大的有限元分析工具来模拟和理解这个过程中的物理现象。 热轧过程中，连接材料在轧制方向的延展性是关键因素之一。这表明两种材料在受压下会发生塑性变形，从而实现连接。由于钛合金和不锈钢的塑性性能不同，它们之间存在摩擦力，这种摩擦力有助于消除界面的氧化层，使得两者的原始表面暴露出来，为连接提供新的接触面。 此外，论文提到的纵向力在垂直于轧制方向的作用下，对连接过程至关重要。当这个力大于材料在热轧温度下的屈服强度时，金属能够从氧化膜的裂口处挤出，进一步促进了两金属间的紧密接触，实现了有效连接。研究人员还观察到，添加铜作为软质中间层材料可以改善连接效果，可能是因为铜的低熔点和良好的塑性使其能够在热轧条件下更好地填充和密封连接界面。 这项研究揭示了异种金属热轧连接过程中界面行为的关键因素，包括塑性变形、摩擦力、新生表面的形成以及中间层材料的作用，对于优化金属连接工艺，特别是在航空航天、汽车制造和能源领域的应用具有重要意义。这些发现为设计更高效、可靠的异种金属连接方法提供了理论基础和技术支持。