界面组织对铝-316L不锈钢双金属塑性成形特性的影响机理研究

The Al-316LSS clad metal parts play very important roles in the field of nuclear fusion.However, the cracks or even fracture at the interface may appear during the plastic deformation. In this project, typical Al-316LSS clad metal is selected to systematically investigate the influence of interfacial structure on the characterization of plastic deformation. Firstly, different stress states are applied to the clad parts of flat, wavelet or large-wave interface to analyze the interfacial deformation, crack initiation and propagation of interfacial structure. Secondly, Al-316LSS and Al-Al clad metals are employed to examine the effect of the second phase on the deformation mechanism of Al-316SS clad metal. In addition, the effect of adiabatic shear bands on the plastic instability are investigated in the Al-316LSS system. Finally,the hydroforming and push bending method are used to fabricate Al-316LSSclad pipe-fittings.In general, this project mainly focuses on the micromechanism of plastic deformation of the Al-316LSS clad metal and could provide solid theoretical support and basis for their plastic forming process.

铝-316L不锈钢双金属零件在核聚变领域具有重要的意义。在铝-316L不锈钢双金属零件的塑性成形过程中，易出现界面开裂或宏观分层。本项目选取典型的铝-316L不锈钢双金属试样，系统研究界面组织对塑性变形特征的影响机制。首先研究具有平直界面、小波状界面及大波状界面的双金属试样在不同应力状态下的界面变形、裂纹萌生及界面演化特征；其次，选取铝-316L不锈钢以及铝-铝两种体系作为研究对象，研究第二相对于铝-316L不锈钢双金属复合管的形变机理影响机制；另外，研究绝热剪切带对铝-316L不锈钢塑性失稳的影响规律。最后，采用内高压胀形及推弯工艺对铝-316L不锈钢双金属进行塑性成形制备双金属复合管件。本项目着重研究铝-316L不锈钢双金属塑性变形中的微观机理，为双金属零件的后续塑性成形提供理论支撑和工艺参数优化依据。

铝-316L不锈钢双金属复合管属于新型的层状复合材料，在核电尤其是核聚变工程领域具有极其重要的应用价值。本项目以铝-316L不锈钢双金属复合管为研究对象，设计了铝--316L 不锈钢双金属复合管及复合板体系，采用爆炸复合技术制备了铝--316L 不锈钢双金属试样；基于制备的铝--316L 不锈钢双金属试样，采用有限元仿真与试验研究相结合的方法，系统、深入研究了不同界面形式的试样在简单应力状态下的材料塑性变形行为及界面缺陷产生机理；首次揭示了界面相以及绝热剪切带的存在对材料不均匀塑性变形的作用机制以及缺陷表现形式；采用有限元方法建立了铝--316L 不锈钢双金属复合三通空心件的内高压成形有限元模型以及冷推弯成形有限元模型，对关键成形工艺参数实施了系统优化。基于模拟结果，进行了成形试验，并分析了复杂空心件成形后关键位置尤其是界面位置的显微组织。本项目的顺利实施将为双金属零件的后续塑性成形提供理论支撑和工艺参数优化依据，有效拓展双金属管件在核电领域的应用。