鎂鋁鈦層狀復(fù)合板制備工藝與性能研究.pdf

1、本文制備鎂鋁鈦復(fù)合板的方法為熱軋復(fù)合法，制備出不同疊層順序、不同厚度比的鎂鋁鈦復(fù)合板從而對比選出最優(yōu)鎂鋁鈦復(fù)合板的疊層結(jié)構(gòu)，然后設(shè)計(jì)鎂鋁鈦復(fù)合板軋制工藝，軋制溫度為350oC、400oC、450oC，軋制壓下量為20％、30%、40%、50%，退火溫度為200oC、300oC、400oC，然后利用金相顯微鏡、顯微硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、掃描電鏡、X射線衍射分析等分析技術(shù)，研究疊層順序、厚度比、熱軋溫度和軋制壓下量、退火溫度對復(fù)合板性能和組織

2、的影響，得到如下結(jié)論：
　　對比Al/Mg/Ti、Mg/Al/Ti、Al/Ti/Mg三種疊層順序軋制復(fù)合的板材性能，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)疊層順序?yàn)锳l/Mg/Ti時，軋制復(fù)合十分困難，甚至出現(xiàn)宏觀斷裂失效。疊層順序?yàn)镸g/Al/Ti的復(fù)合板同比條件下，性能優(yōu)于其他疊層順序。
　　在不同厚度比情況下，本研究發(fā)現(xiàn)材料在初始板中的占比越高時，其形變對總形變貢獻(xiàn)就越高。Ti層在總形變中比例較小，僅占很小一部分（低于10%），而Al、Mg層約占了

3、總形變的90%，軋制復(fù)合后的 Mg/Al/Ti復(fù)合板的力學(xué)性能符合復(fù)合板理論強(qiáng)度公式，因此hMg：hAl：hTi=2:2:1時，Ti層的占比相對另外2種的占比更高，因此其力學(xué)性能也是最好的。
　　在不同軋制溫度條件下，觀察低倍顯微金相圖，可以發(fā)現(xiàn)Mg/Al界面、Al/Ti界面都較為平直，同時可得出隨著溫度上升復(fù)合的界面越趨平直，各層變形越趨協(xié)同，結(jié)合界面也越優(yōu)異。在本文實(shí)驗(yàn)條件下，350oC和400oC下軋制復(fù)合得到的復(fù)合板中Mg

4、層呈現(xiàn)出明顯的熱軋態(tài)金相組織，而當(dāng)軋制復(fù)合在450oC下進(jìn)行時，得到的Mg層具有動態(tài)再結(jié)晶組織，因此綜合比較得出在450oC的軋制溫度條件下，復(fù)合板的力學(xué)性能和界面組織都比較優(yōu)異。
　　在軋制溫度450oC條件下，采用不同軋制變形量制備Mg/Al/Ti三層復(fù)合板，20%壓下軋制的復(fù)合板出現(xiàn)了Al/Ti界面部分未結(jié)合的現(xiàn)象，壓下量為30%時，Mg/Al界面、Al/Ti界面都較為平直，然而隨著壓下量大于40%時，中間層鋁開始出現(xiàn)局部頸

5、縮現(xiàn)象。溫度為450oC壓下量為40%時板材的拉伸力學(xué)性能達(dá)到最好，抗拉強(qiáng)度為521MPa，延伸率為15.9%，Mg/Al和Al/Ti界面結(jié)合強(qiáng)度分別為55.2MPa，68.5MPa。
　　隨著退火溫度的升高，復(fù)合板的強(qiáng)度略有下降，而延伸率在200oC到300oC逐漸升高，300oC到400oC時出現(xiàn)下降趨勢，通過XRD分析發(fā)現(xiàn)，退火溫度為200oC時，Mg/Al界面不會生成金屬間化合物，退火溫度為300oC時，Mg/Al界面會出

6、現(xiàn)Al3Mg2這種金屬間脆性化合物，隨著溫度上升到達(dá)400oC，此界面會出現(xiàn)大量Al3Mg2、Al12Mg17、Mg2Si等多種金屬間脆性化合物。利用線能譜分析手段可知，在退火溫度為400oC時，界面層的厚度便急劇增加達(dá)到59.8μm。在400oC退火1h后Al和Ti層的斷口上發(fā)現(xiàn)大量的韌窩，其斷裂方式為韌性斷裂。Mg層的斷口形貌是由河流狀的解理花樣組成，即脆性斷裂。從 Mg/Al界面的斷口形貌顯示，從Al到Mg之間為混合斷裂現(xiàn)象，既有