金属包覆材料固：液铸轧复合理论与实践

　　本书是由燕山大学机械工程学院、国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心黄华贵教授课题组根据多年的科学研究和实践经验编写而成的。 全书共9章，详细介绍了金属包覆材料固-液铸轧复合技术开发全流程，内容包括技术构想、工艺布局、样机设计、过程仿真、实验验证、性能表征、机理分析等系统研究过程。 本书的工艺技术与理论方法新颖，具有很好的学术价值和应用价值，可供有色金属成形机械设计、制造及层状金属复合材料生产等工程技术人员使用，也可供高等院校有关专业的教师、研究生参考。

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第1章金属包覆材料工程应用与制备技术研究现状1
1.1应用需求概述1
1.1.1金属基复合材料及其分类1
1.1.2典型金属包覆材料及其工程应用2
1.2双金属复合管材制备技术3
1.2.1固固相复合技术4
1.2.2固液相复合技术8
1.2.3液液相复合技术9
1.2.4其他复合技术11
1.3双金属复合线棒材制备技术12
1.3.1固固相复合技术12
1.3.2固液相复合技术14
1.3.3液液相复合技术16
1.3.4制备技术对比分析17
1.4复杂截面材料铸轧技术17
1.4.1双辊铸轧技术发展概况17
1.4.2横向变截面板带铸轧技术18
1.4.3纵向变截面板带铸轧技术21
1.4.4圆形截面材料铸轧技术26
1.4.5复杂截面材料铸轧技术发展趋势27
1.5金属包覆材料固液铸轧复合技术29
1.5.1技术原理与核心优势29
1.5.2各章节主要内容30
第2章双金属复合管双辊固液铸轧复合原理样机设计32
2.1固液铸轧复合原理样机设计32
2.1.1孔型铸轧辊系设计32
2.1.2环形布流器设计32
2.1.3堵流开浇工艺及装置设计33
2.1.4固液铸轧复合原理样机总装配35
2.2环形布流器稳态流场模拟优化35
2.2.1模型网格划分及前处理35
2.2.2模拟结果分析36
2.2.3水模实验验证37
2.3开浇阶段瞬态充型模拟优化39
2.3.1模型简化及假设39
2.3.2开浇阶段流动及充型特性数值模拟40
2.3.3开浇阶段铸轧区液位波动分析41
2.4双辊固液铸轧复合可行性验证43
2.4.1环形布流器布流效果验证43
2.4.2铝/铅固液铸轧复合实验44
2.4.3存在的问题及改进方案44
第3章双金属复合管双辊固液铸轧复合实验研究46
3.1实验设备及方法46
3.1.1实验材料46
3.1.2熔炼设备47
3.1.3界面分析设备及方法47
3.1.4压扁实验设备47
3.1.5复合管取样分析位置48
3.2钢/铝固液铸轧复合49
3.2.1钢/铝复合材料应用背景49
3.2.2钢/铝复合管铸轧复合及界面形貌49
3.2.3钢/铝复合管结合性能测试51
3.3铜/铝固液铸轧复合52
3.3.1铜/铝复合材料应用背景52
3.3.2铜/铝复合管铸轧复合及界面形貌52
3.3.3铜/铝复合管结合性能测试54
3.3.4铜/铝复合棒铸轧复合及界面形貌54
3.4钛/铝固液铸轧复合56
3.4.1钛/铝复合材料应用背景56
3.4.2钛/铝复合管铸轧复合56
第4章双金属复合管双辊固液铸轧复合过程模拟58
4.1铸轧区稳态热流耦合数值模拟58
4.1.1固液铸轧区几何模型58
4.1.2模型简化及边界条件59
4.1.3凝固点周向分布及分区60
4.1.4熔池高度对凝固点周向分布和流场影响61
4.1.5名义铸轧速度对凝固点周向分布和流场影响63
4.1.6覆层金属浇注温度对凝固点周向分布和流场影响64
4.1.7凝固点高度及铸轧区出口平均温度预测模型64
4.2固液铸轧复合过程热力耦合模拟67
4.2.1模型及边界条件67
4.2.2轧制力变化曲线68
4.2.3复合界面温度和应力分布68
4.2.4芯管周向接触应力分布69
第5章金属包覆材料多辊固液铸轧传热行为分析71
5.1材料性能参数71
5.1.1工业纯铜T271
5.1.2低合金高强度结构钢Q355B72
5.1.3辊套用低合金结构钢42CrMo73
5.2传热过程分析75
5.2.1热量传递基本方式75
5.2.2接触界面演变及传热机理79
5.2.3钢铜固液界面传热系数反求推测82
5.2.4多辊固液铸轧复合技术热阻网络89
5.3铸轧区几何均匀性分析92
5.3.1铸轧区几何特征92
5.3.2铸轧辊名义半径影响94
5.3.3铸轧辊孔型半径影响97
5.3.4铸轧区熔池高度影响99
5.4传热均匀性对比分析101
5.4.1热流耦合仿真模型101
5.4.2布置模式对比103
5.4.3工艺布局优化106
第6章金属包覆材料三辊固液铸轧复合原理样机设计108
6.1三辊固液铸轧复合原理样机设计108
6.1.1铸轧机主机座108
6.1.2熔炼浇注系统111
6.1.3主传动系统111
6.1.4原理样机虚拟装配111
6.2三辊固液铸轧复合原理样机结构优化112
6.2.1基体金属预热温度控制方法112
6.2.2铸轧辊冷却能力影响因素分析118
6.2.3开浇工艺方案优化123
6.3工艺参数影响规律分析124
6.3.1模型简化及边界条件124
6.3.2熔池高度影响125
6.3.3名义铸轧速度影响125
6.3.4覆层金属浇注温度影响126
6.3.5基体金属预热温度影响127
6.3.6基体金属半径影响127
6.4工艺窗口预测及平台搭建128
6.4.1工程计算模型构建128
6.4.2合理工艺窗口预测129
6.4.3实验平台安装调试130
第7章金属包覆材料三辊固液铸轧复合实验研究132
7.1铸轧复合实验方案132
7.1.1实验操作流程132
7.1.2检测控制系统133
7.1.3关键测试方案133
7.1.4典型样品缺陷及原因134
7.2侧耳产生机理分析135
7.2.1仿真模型135
7.2.2配合间隙对侧耳影响136
7.2.3凝固点高度对侧耳影响138
7.2.4实验验证及解决方案139
7.3工艺参数测试及热处理工艺制定策略140
7.3.1铸轧区温度压力测试140
7.3.2热处理工艺制定策略141
7.4热流组织多场耦合分析142
7.4.1控制方程142
7.4.2边界条件143
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