利用擠壓制備鎂-鋁合金復(fù)合板材的組織與性能研究.pdf

1、鎂/鋁合金復(fù)合板材能夠?qū)崿F(xiàn)鎂合金和鋁合金的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高綜合使役性能，具有較大的應(yīng)用前景。本文通過擠壓制備出了兩類不同的鎂/鋁合金復(fù)合板材，即以強(qiáng)化鎂合金為目的的高強(qiáng)復(fù)合板材AZ31/7050和以提高塑性和耐腐蝕性能為目的的1100/ZK60復(fù)合板材。綜合利用背散射電子衍射技術(shù)（EBSD）、光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡等對(duì)不同的復(fù)合板材中各組元的微觀組織、復(fù)合界面和復(fù)合板材各組元織構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，并系統(tǒng)研究了不同類型復(fù)合板材的力學(xué)行為

2、及其與各組元材料力學(xué)行為的關(guān)系。主要得出以下結(jié)論：
　?、倮脭D壓加工可以實(shí)現(xiàn)鑄態(tài)鎂合金和鋁合金雙金屬的高效復(fù)合，獲得了AZ31/7050和1100/ZK60高質(zhì)量復(fù)合板材，復(fù)合板材中鎂鋁界面有良好的結(jié)合，界面厚度在5-10微米左右，復(fù)合板材的層數(shù)可控，每層平直分布，層厚均勻。包含有時(shí)效強(qiáng)化組分的復(fù)合板材，擠壓溫度控制在固溶溫度以上，得到再結(jié)晶組織以及理想的復(fù)合界面層，通過后期時(shí)效處理實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)化，避免退火處理。
　?、谠?

3、70oC擠壓制備的AZ31/7050鎂/鋁合金復(fù)合板材中，鎂合金層以再結(jié)晶組織為主，呈現(xiàn)為細(xì)晶組織（小于5μm）與粗大的組織（大于50μm）相結(jié)合的混晶組織，僅含有少量變形組織，7050中以纖維狀組織為主，僅含有少量的等軸晶組織。鎂層具有典型的鎂合金擠壓板材織構(gòu)，即基面法線平行于ND（85％），一些部分平行于TD（15%）。鋁合金組分具有較多的S織構(gòu)（58.3%）和Cube織構(gòu)（18.9%），Goss織構(gòu)、Brass織構(gòu)和Copper組

4、分幾乎為零。在250-350oC退火后，鎂合金組織發(fā)生粗化，鋁合金仍然以帶狀組織為主，在350oC退火3h后界面厚度由10微米增至20微米，退火未影響鎂層和鋁層織構(gòu)類型。
　?、墼?70oC擠壓制備的AZ31/7050鎂/鋁合金復(fù)合板材中，高強(qiáng)鋁合金有效的提高了鎂合金的屈服強(qiáng)度。與單一鎂層強(qiáng)度相比，當(dāng)高強(qiáng)鋁合金的體積分?jǐn)?shù)為40.2%時(shí)，復(fù)合板材強(qiáng)度達(dá)到300MPa，密度僅僅提高了20%。在退火后，復(fù)合板材強(qiáng)度下降，但是延伸率得到了

5、明顯的提升，由1.5%提高到了5.4%。退火后，復(fù)合板材中鎂層強(qiáng)度無明顯變化，而鋁合金層強(qiáng)度明顯的下降，退火溫度升高，鋁層的強(qiáng)度進(jìn)一步降低。鎂/鋁合金復(fù)合板材屈服強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)值和混合法則計(jì)算值偏差較小，而抗拉強(qiáng)度值偏差較大。這是由于在復(fù)合板材拉伸試驗(yàn)中，在組元鎂合金和鋁合金沒有達(dá)到抗拉強(qiáng)度時(shí)，復(fù)合板材由于界面開裂導(dǎo)致其提前斷裂。
　?、?00oC擠壓制備了層數(shù)為3和7的兩類高塑性1100/ZK60復(fù)合板材，鎂層中為典型的混晶組織，鋁

6、層中仍以纖維組織為主，但含有較多細(xì)小再結(jié)晶晶粒，7層板材中鋁層比3層板中鋁層組分的再結(jié)晶晶粒的分?jǐn)?shù)高。鎂層具有強(qiáng)烈的基面織構(gòu)，即基面法線平行于ND方向，而7層復(fù)合板材鎂層在（0002）極軸呈現(xiàn)沿?cái)D壓方向的雙峰分布。兩種復(fù)合板材鋁層具有相同的織構(gòu)類型，即含有較多的Copper織構(gòu)、Brass織構(gòu)和Cube織構(gòu)，而Goss織構(gòu)和S織構(gòu)含量較少，7層復(fù)合板材中鋁層織構(gòu)的強(qiáng)度較3層的弱。退火后，鎂層中退火組織分?jǐn)?shù)進(jìn)一步增加，但織構(gòu)變化不明顯。<