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所以需要在管路內(nèi)表面制備高的氧化鋁陶瓷層�；�于上述��(wèn)題，本文提出了新的路線：首先采用內(nèi)爆法將鋁管與無(wú)縫鋁管(或鈦管)進(jìn)行復(fù)合，使純鋁覆層與基管之間實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合；其次采用冷推彎及液壓脹形的成形工藝對(duì)帶有鋁層的雙金屬管坯進(jìn)行塑性變形，制備雙金屬?gòu)?fù)合彎頭及三通無(wú)縫鋁管；后采用微弧氧化工藝將鋁層實(shí)施陶瓷化處理。但是由于管路連接件如三通、彎頭形狀相對(duì)復(fù)雜，

采用常規(guī)難以實(shí)現(xiàn)在其內(nèi)表面制備氧化鋁陶瓷涂層的目的另外，石化等工程領(lǐng)域中常使用鈦合金管道，而鈦合金由于自身抗沖刷、耐磨損性能較差，亦需要在復(fù)雜的管道內(nèi)表面制備氧化鋁涂層。通過(guò)本工藝路線，終在彎頭或三通無(wú)縫鋁管內(nèi)表面原位生成氧化鋁陶瓷層。本文的三項(xiàng)關(guān)鍵分別為：制備帶有鋁層且界有冶金結(jié)合的高雙金屬無(wú)縫鋁管；雙金屬?gòu)?fù)合彎頭及三通的塑性成形規(guī)律及變形機(jī)理；純鋁層的陶瓷化以致密的α-A l_2O_3采用壓剪試驗(yàn)、徑向壓扁及彎曲試驗(yàn)對(duì)雙金屬無(wú)縫鋁管的結(jié)合性能進(jìn)行了鋁-純鐵、鋁-316L不銹鋼、鋁-CLA M鋼的界面剪切強(qiáng)度分別為76.075.673.8MPa三種體系的無(wú)縫鋁管彎曲試樣內(nèi)彎及外彎角度超出138°時(shí)、徑向壓扁率為33%時(shí)，界面無(wú)任何開(kāi)裂。采用復(fù)合工藝制備了尺寸精度高、內(nèi)表面好、界面結(jié)合強(qiáng)度高的雙金屬無(wú)縫鋁管。對(duì)鋁-316L不銹鋼體系、鋁-純鐵體系、鋁-CLA M鋼體系的雙金屬無(wú)縫鋁管起爆端、無(wú)縫鋁管中部及尾部結(jié)合進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，純鋁覆層與基管的界面結(jié)合性能優(yōu)良，可以經(jīng)受大的塑性變形。研究結(jié)果表明，相同的管坯直徑條件下，隨著彎曲段相對(duì)彎曲半徑的增大，無(wú)縫鋁管坯材料的貼模效果、圓截面畸變及壁厚均勻性得以明顯；芯棒材料對(duì)于成形效果具有重要影響，使用剛性芯棒和低熔點(diǎn)合金芯棒對(duì)于減。鋁-無(wú)縫鋁管的冷推彎成形中，采用有限元研究了不同的相對(duì)半徑、不同的芯棒材料及系數(shù)對(duì)推彎成形效果的影響。另外，研究了兩端帶有直段且具有矩形截面的鋁-CLA M鋼雙金屬特殊彎管冷推彎成形，提出了不同于圓形截面管材的推彎塑性變形機(jī)理：材料的流動(dòng)沿軸向進(jìn)行，難以越過(guò)剛性棱邊進(jìn)行徑向補(bǔ)料，故終造成彎曲段外側(cè)減薄難以快速補(bǔ)料，減薄更加嚴(yán)重；彎曲段內(nèi)側(cè)則由于剛性區(qū)的作用，增厚現(xiàn)象得以。鋁-無(wú)縫鋁管的內(nèi)高壓成形中，采用有限元模擬研究了支管頂部位置及過(guò)渡圓角區(qū)域的鋼層節(jié)點(diǎn)、鋁層節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間變化的歷史曲線；其次研究了各金屬層在典型截面線上的厚度分布規(guī)律，并與單層不銹鋼三通壁厚規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比分析。鋁-純鐵雙金屬?gòu)?fù)合彎頭的冷推彎成形中，研究了推彎后的界面結(jié)合情況、等效應(yīng)力場(chǎng)及應(yīng)變場(chǎng)。另外，對(duì)復(fù)合三通成形中的內(nèi)壓力、系數(shù)以及推進(jìn)距離對(duì)于支管高度以及壁厚減薄率的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，復(fù)合三通的成形內(nèi)壓不宜過(guò)高；應(yīng)選擇具有較小系數(shù)的劑；軸向推進(jìn)距離對(duì)于復(fù)合三通的壁厚均勻性無(wú)明顯影響，但對(duì)支管高度影響較大。鋁-CLA M鋼體系的雙金屬?gòu)?fù)合三通的內(nèi)高壓成形中，研究了內(nèi)壓及系數(shù)對(duì)鋁-CLA M鋼鐵雙金屬壁厚分布及支管高度影響。根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)鋁-冷推彎、鋁-純鐵及鋁-CLA M體系的雙金屬?gòu)?fù)合三通進(jìn)行了實(shí)際的內(nèi)高壓成形試驗(yàn)，終了高的復(fù)合三通無(wú)縫鋁管。通過(guò)上述工藝，可實(shí)現(xiàn)在純鈦無(wú)縫鋁管內(nèi)表面制備氧化鋁層。首先對(duì)鋁-純鈦進(jìn)行復(fù)合，對(duì)復(fù)合后的界面形貌、元素分布及物相進(jìn)行了表征；對(duì)內(nèi)、外層的界面結(jié)合強(qiáng)度以及壓扁、壓縮等性能進(jìn)行了采用冷推彎及液壓脹形工藝成功制備了鋁-純鈦雙金屬?gòu)?fù)合彎頭及三通無(wú)縫鋁管。采用微弧氧化工藝對(duì)鋁-316L不銹鋼、鋁-純鐵、鋁-CLA M鋼及鋁-純鈦體系的雙金屬?gòu)?fù)合無(wú)縫鋁管純鋁層進(jìn)行陶瓷化處理。首先研究了基于硅酸鹽體系的電解液、電流密度及氧化時(shí)間對(duì)氧化鋁層厚度、顯微硬度、表面粗糙度及氧化鋁晶型的影響規(guī)律并分析了微弧氧化成膜機(jī)理。研究結(jié)果表明，采用2g/L3g/L硅酸鈉、5g/L六偏鈉、10g/L酒石酸鈉的電解液，通過(guò)20A /dm~2電流密度90min氧化處理可致密的厚度約為145μm且α-A l_2O_3含量超出67.2%高陶瓷層。通過(guò)使用含有氧化鉻粒子的電解液，可以制備出Al_2O_3+Cr_2O_3復(fù)合陶瓷層。結(jié)果表明，氧化鋁層、復(fù)合陶瓷層與基體的結(jié)合性能不低于55N及60NAl_2O_3+Cr_2O_3復(fù)合陶瓷層的磨損量小，Al_2O_3層次之；帶有氧化鋁陶瓷層試樣的自腐蝕電位Ecoor約為-0.26V腐蝕電流Icorr約為1.1E-7Al_2O_3+Cr_2O_3復(fù)合陶瓷層的自腐。異種材料無(wú)縫鋁管磁脈沖焊接（MPW利用磁脈沖成形原理，室溫條件下實(shí)現(xiàn)的高速、固相連接，工藝條件下，能度的焊接接頭。將MPW應(yīng)用于鋁合金-鋼等異種材料的管-管焊接有利于實(shí)現(xiàn)零件輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文從一個(gè)圓鋼沖焊接原理和特點(diǎn)出發(fā)，利用3A 21鋁合金無(wú)縫鋁管高應(yīng)變速率下的本構(gòu)關(guān)系，采用數(shù)值模擬和工藝試驗(yàn)相結(jié)合的對(duì)Al-Fe異種無(wú)縫鋁管磁脈沖焊接工藝進(jìn)行了研究。冷推彎無(wú)縫鋁管可以經(jīng)受大的塑性變形　為此,本文針對(duì)現(xiàn)有電磁成形裝置成形能力低、

控制性能不佳等問(wèn)題,無(wú)縫鋁管電磁成形裝置平臺(tái)研制中借鑒了脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置的設(shè)計(jì)理念,有效了裝置性能水平。此基礎(chǔ)上,完成了可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)以上成形磁場(chǎng)產(chǎn)生與控制的多線圈、多電源成形實(shí)驗(yàn)的搭建,為后續(xù)章節(jié)開(kāi)展無(wú)縫鋁管電磁成形實(shí)驗(yàn)研究提供了裝置平臺(tái),并為同類電磁成形樣機(jī)的研制提供了很好的思路。研究發(fā)現(xiàn):無(wú)縫鋁管上的電磁力分布特征與線圈和無(wú)縫鋁管高度比密切相關(guān),直接決定無(wú)縫鋁管的變形行為,而在單線圈無(wú)縫鋁管電磁脹拉成形中,對(duì)應(yīng)不同高度的成形線圈,無(wú)縫鋁管上的電磁力分布呈現(xiàn)單一的規(guī)律,且可控性差,使得無(wú)縫鋁管無(wú)法同時(shí)脹形深度和端部流動(dòng)的要求。后,探究不同條件和下工件的成形行為是改進(jìn)和成形裝置、成形工藝的重要依據(jù)。為此,1開(kāi)展了單線圈-單電源下無(wú)縫鋁管脹拉成形行為的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究。隨著初始放電電壓的增大,線圈高度小于或等于無(wú)縫鋁管高度時(shí),無(wú)縫鋁管將出現(xiàn)減薄破裂;線圈高度大于無(wú)縫鋁管時(shí),無(wú)縫鋁管將出現(xiàn)上下端“貼合”現(xiàn)象,使得無(wú)縫鋁管脹形深度繼續(xù)存在瓶頸。此外,力亦將對(duì)無(wú)縫鋁管中部脹形深度和端部流動(dòng)均產(chǎn)生影響,而力對(duì)無(wú)縫鋁管電磁成形的影響程度取決于無(wú)縫鋁管上徑向電磁力的分布情況。2開(kāi)展了多線圈-多電源下無(wú)縫鋁管脹拉成形行為的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究。為單線圈-單電源成形的成形能力和調(diào)控能力,提出并開(kāi)展了三線圈無(wú)縫鋁管電磁成形和背景場(chǎng)輔助電磁成形研究。研究發(fā)現(xiàn):對(duì)于無(wú)縫鋁管三線圈成形,通過(guò)在無(wú)縫鋁管上、下兩端各放置一個(gè)成形線圈組成上、下線圈組,與無(wú)縫鋁管中心處成形線圈分別由兩套的脈沖電容器電源供電,可調(diào)節(jié)無(wú)縫鋁管上軸向電磁力和徑向電磁力分布,有效了成形效果;對(duì)。核聚變工程包層的管路對(duì)電絕緣、抗腐蝕等性能方有特殊要求。