鋁鎂復(fù)合板制備工藝與性能研究.pdf

1、鎂合金是現(xiàn)階段最具發(fā)展?jié)摿Φ妮p質(zhì)合金之一，具有低密度、高比強度、高比剛度等諸多優(yōu)點。但是，其室溫變形能力差、耐腐蝕性差的特點嚴重限制了其進一步的發(fā)展。而鋁合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性能及變形能力，將鎂合金與鋁合金復(fù)合，既能保持合金輕質(zhì)的特點，又能改善鎂合金的耐腐性差、變形能力差等弱點。因此，鋁鎂復(fù)合板是一種具有廣闊應(yīng)用前景的材料。
　　本文通過采用軋制復(fù)合的方法成功制備了鋁鎂復(fù)合板。在軋制溫度為350℃的條件下先后采用了30％、40%、

2、50%、60%四個軋制壓下率制備復(fù)合板，通過對不同壓下率的復(fù)合板的顯微組織和力學(xué)性能的對比，最終，采用了50%的壓下率。
　　為了進一步提高復(fù)合板結(jié)合能力，消除復(fù)合板在軋制過程中形成的殘余應(yīng)力，對復(fù)合板進行了退火處理。本實驗采用了低溫長時退火和高溫短時退火處理，來探究退火處理對復(fù)合板顯微組織和力學(xué)性能的影響。
　　采用不同的溫度和時間進行退火處理，隨著退火溫度和時間的延長，界面會出現(xiàn)中間化合物層，包括兩層，經(jīng)過能譜分析和XR

3、D測試，可以確定這兩層化合物分別為靠近Mg板的Mg17Al12相和靠近Al板的Al3Mg2相，根據(jù)復(fù)合板的擴散規(guī)律，建立了復(fù)合板擴散模型，確定了復(fù)合板中間化合物的生長動力學(xué)公式：Al3Mg2相：此處公式省略。
　　在軋制復(fù)合過程中，復(fù)合板中鎂合金晶粒沿軋制方向被拉長，并且晶粒中產(chǎn)生了大量的孿晶組織。復(fù)合板的抗拉強度和屈服強度顯著提高，而延伸率降低。進行退火處理后，鎂合金的顯微組織和力學(xué)性能發(fā)生了變化。從不同退火溫度和時間的顯微組織

4、，我們可以看出，退火溫度為150℃時，晶粒中只發(fā)生回復(fù)行為，隨退火時間延長到12小時，鎂合金的顯微組織無明顯變化，界面無化合物生成。復(fù)合板剝離強度先增大后減小，抗拉強度和屈服強度不斷減小，延伸率不斷增大，但變化的幅度都不大。當溫度超過200℃才會發(fā)生再結(jié)晶行為，孿晶數(shù)量不斷減少，再結(jié)晶晶粒增多，并且隨著再結(jié)晶溫度的升高，再結(jié)晶行為時間會縮短，晶粒長大速度明顯增大，界面開始出現(xiàn)中間化合物的時間不斷縮小。復(fù)合板剝離強度、抗拉強度和屈服強度不

5、斷減小，延伸率不斷增大。當退火溫度為350℃時，退火時間達到2h時，完成再結(jié)晶過程。晶粒發(fā)生再結(jié)晶晶粒長大現(xiàn)象。
　　中間化合物層直接影響復(fù)合板的結(jié)合性能，中間化合物層達到一定厚度時，拉伸過程中才會發(fā)生完全剝離現(xiàn)象。350℃退火2h復(fù)合板的拉伸過程如下：首先是發(fā)生彈性變形，當拉伸強度達到106MPa時，復(fù)合板發(fā)生屈服，開始塑性變形，當拉伸強度超過110MPa時，中間化合物層開始發(fā)生斷裂現(xiàn)象，先是發(fā)生橫向斷裂，隨拉伸強度的不斷增大，

6、繼而出現(xiàn)縱向斷裂，當拉伸強度達到160MPa時，中間化合物層完全斷裂，復(fù)合板中的鎂板與鋁板徹底分離。隨著拉伸強度的不斷增大，鎂板接著發(fā)生塑性變形，當拉伸強度達到189MPa時，鎂板發(fā)生斷裂。緊接著拉伸強度迅速降低，由于鋁板發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象，接著應(yīng)力達到鋁板的變形強度，鋁板繼續(xù)發(fā)生穩(wěn)定的塑性變形，直到發(fā)生縮頸，最終斷裂。根據(jù)顯微硬度測試和拉伸剝離面分析結(jié)果，可以確定復(fù)合板是在Al3Mg2相處發(fā)生剝離，Al3Mg2相為脆性相。
　　最