波纹形貌对钛/钢复合板界面结构与结合强度的调控机制研究

本文创新性地提出预置波纹轧制(PCR)工艺，通过设计倾斜型(I)、正弦型(S)和梯形(T)三种波纹形貌，系统研究了界面几何结构对TA1/Q355D复合板局部塑性变形、界面微观组织演变及剪切强度的影响。研究发现梯形波纹界面具有最优应变分布和结构稳定性，其剪切强度达279 MPa，为高性能钛/钢层状复合材料制备提供了界面结构优化策略(CFR: 波纹轧制-平轧工艺；IMCs: 金属间化合物如FeTi/Fe2Ti)。

　　

Highlight亮点发现

• 预置波纹轧制(PCR)工艺中，波纹结构显著增强复合板结合界面的局部塑性变形，有效增加界面接触面积。在相同轧制条件下，采用T型波纹的钛钢复合材料展现出最优结合性能，界面剪切强度高达279 MPa。

• 尖锐波峰结构（如I型和S型波纹）易导致应力集中，诱发裂纹萌生；而T型波纹的平缓过渡特征可促进应变均匀分布，形成稳定的机械互锁结构。

Interfacial Microstructure and shear strength of the PCR Process

PCR工艺界面微观结构与剪切强度

如表3所示，在相同振幅条件下，T型波纹在轧向(RD)的整体变形最小，而I型波纹在法向(ND)变形量最低。对于不同振幅的I型波纹（I、1/2I和1/4I），轧制后波高缩减率分别为24%、37%和57%，波宽缩减率分别为58%、65%和76%。这些结果表明...

Conclusions研究结论

• PCR工艺中波纹结构通过增强局部塑性变形和扩大有效接触面积，促进界面两侧再结晶并改善组织相容性。

• 梯形波纹界面展现出最理想的应变分布和结构稳定性，其机械互锁效应可有效抑制FeTi/Fe₂Ti等脆性金属间化合物的不利影响。