鋁-鎂-鈦層狀復(fù)合板軋制工藝與結(jié)合界面研究.pdf

1、金屬層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是利用一定的復(fù)合連接技術(shù)將兩種或兩種以上的具有不同物理化學(xué)性能的金屬板材連接在一起的一種新型材料，通過合理的設(shè)計(jì)，可以充分利用各組元的優(yōu)勢(shì)來(lái)滿足復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用需求。
　　本文采用加熱軋制復(fù)合的方法制備了6061/AZ31/Ti6Al4V/AZ31/6061復(fù)合板，利用金相顯微鏡（OM）、顯微硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、掃描電鏡（SEM）、X射線衍射分析（XRD）等分析技術(shù)對(duì)復(fù)合板力學(xué)性能及其兩種結(jié)合界面的結(jié)合機(jī)理及強(qiáng)度

2、和斷裂機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論。
　　結(jié)果表明軋制壓下量大于或等于40％后，由于變形的深入，Ti6Al4V層會(huì)出現(xiàn)頸縮或斷裂。當(dāng)軋制溫度為450℃時(shí)，6061/AZ31界面會(huì)出現(xiàn)金屬間化合物Al3Mg2，并且有這種金屬間化合物生成的地方在界面拉剪試驗(yàn)過程中會(huì)發(fā)生斷裂，界面的力學(xué)性能降低。試驗(yàn)結(jié)果表明：400℃下軋制復(fù)合得到的復(fù)合板抗拉強(qiáng)度和界面結(jié)合強(qiáng)度綜合性能最優(yōu)，兩種界面的失效基本發(fā)生在界面原子相互擴(kuò)散的區(qū)域，不同溫度下軋制得

3、到的復(fù)合板的結(jié)合界面在拉剪過程中均為脆性斷裂。軋制復(fù)合過程中由于界面附加剪應(yīng)力作用使得AZ31層在TD面上的晶粒大小不均勻分布，存在附加剪應(yīng)變的區(qū)域的晶粒尺寸要明顯小于其他區(qū)域，但隨著軋制溫度的升高，這種不均勻性會(huì)逐漸減弱。
　　隨著退火溫度的升高，6061/AZ31界面會(huì)生成金屬間化合物，在300℃下退火1h時(shí)在靠近6061處會(huì)生成Al3Mg2，當(dāng)退火在400℃下進(jìn)行1h后，界面在靠近6061側(cè)形成Al3Mg2，在靠近AZ31側(cè)

4、形成Mg17Al12，這兩種金屬間化合物生成的地方在界面拉剪過程中會(huì)發(fā)生失效，即金屬間化合物的生成對(duì)結(jié)合面的結(jié)合強(qiáng)度有不利的影響。當(dāng)退火溫度為200℃，時(shí)間為1h時(shí)，此界面沒有金屬間化合物生成，界面強(qiáng)度較高，界面的失效發(fā)生在原子相互擴(kuò)散的區(qū)域。AZ31/Ti6Al4V界面在不同溫度（200℃-400℃）的退火過程中沒有新的物相生成，結(jié)合強(qiáng)度隨著退火溫度的升高逐漸增大，界面失效的位置由界面原子擴(kuò)散區(qū)域逐漸往AZ31側(cè)遷移。最后當(dāng)退火溫度為

5、400℃時(shí)，退火1h后界面的斷裂發(fā)生在AZ31的基體上。通過不同溫度退火處理后復(fù)合板的界面在拉剪過程中都呈脆性斷裂，從復(fù)合板整體一致性和各部分強(qiáng)度考慮，退火應(yīng)選擇在低溫下進(jìn)行。
　　在200℃下對(duì)復(fù)合板進(jìn)行退火時(shí)，隨著退火時(shí)間的延長(zhǎng)，6061/AZ31和AZ31/Ti6Al4V界面均沒有降低界面強(qiáng)度的新的物相生成，結(jié)合強(qiáng)度均有所增加。6061/AZ31界面斷裂的位置由界面原子擴(kuò)散區(qū)域逐漸往 AZ31側(cè)遷移，AZ31/Ti6Al4V