6061/AZ31B/6061对称复合板的组织与力学性能研究

本文在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到的铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了微观组织、拉伸性能和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg17Al12和Mg2Al3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al对称复合板的组织与力学性能（英文）

在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061 Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到了铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了拉伸性能测试、微观组织和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Al_3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的抗拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的抗拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的抗拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

热轧制备Ti-6Al-4V/6061/AZ31B复合板及组织与性能研究

利用热轧复合工艺制备Ti-6Al-4V/6061/AZ31B(简称Ti/Al/Mg)叠层复合板,并研究了轧制温度对其组织与性能的影响.结果表明,Ti/Al/Mg叠层复合板中Ti/Al及Al/Mg界面结合良好.铝层和镁层的组织在厚度方向上是不均匀的,镁层组织的不均匀是由于轧辊与板材表面之间的摩擦力所致,铝层组织的不均匀是...     

Al5052/Mg-9.5Li-2Al覆板的界面组织与力学性能(英文)

通过冷轧制备出了Al5052/Mg-9.5Li-2Al合金复合板,研究了复合板退火后的组织与力学性能。结果表明:退火后复合板的结合界面上没有出现类似裂纹或孔洞的缺陷。经623或623 K以上的温度退火后,合金复合的界面形成反应相。Mg-9.5Li-2Al板和Al5052板之间结合界面处的主要反应相依次为α-Mg+β-Li相、Mg17Al12相、Li-dissolved Al3Mg2相和α-Al。在一定温度范围内,随退火温度的升高,界面结合强度逐渐增加。当退火温度为623 K时,复合板的结合强度达到最大值17.83 MPa,而且具有良好的塑性,延伸率达到18.7%,另外,界面未出现剥离现象。当退火温度为673 K时,覆板的拉伸性能由于界面剥离而恶化。     

Interfacial Microstructure and Mechanical Properties of Al5052/Mg-9.5Li-2Al Alloy Clad Plates

通过冷轧制备出了Al5052/Mg-9.5Li-2Al合金复合板,研究了复合板退火后的组织与力学性能。结果表明:退火后复合板的结合界面上没有出现类似裂纹或孔洞的缺陷。经623或623 K以上的温度退火后,合金复合的界面形成反应相。Mg-9.5Li-2Al板和Al5052板之间结合界面处的主要反应相依次为α-Mg+β-Li相、Mg17Al12相、Li-dissolved Al3Mg2相和α-Al。在一定温度范围内,随退火温度的升高,界面结合强度逐渐增加。当退火温度为623 K时,复合板的结合强度达到最大值17.83 MPa,而且具有良好的塑性,延伸率达到18.7%,另外,界面未出现剥离现象。当退火温度为673 K时,覆板的拉伸性能由于界面剥离而恶化。     

1060Al/AZ31Mg层状复合材料制备及界面显微结构

采用铸造+轧制制备了1060Al/AZ31Mg层状复合材料,研究了铸造1060Al/AZ31Mg层状复合材料界面结构及性能,并研究了轧制对复合材料组织的影响。结果表明,铸造1060Al/AZ31Mg层状复合材料界面生成了金属间化合物,从1060Al侧向AZ31Mg侧依次为Al Mg化合物层、Mg17Al12化合物层、Mg+Mg17Al12共晶层。界面金属间化合物层显微硬度明显高于两侧母材,靠近1060铝合金侧化合物层达到最大值250 HV左右。1060Al/AZ31Mg层状复合材料轧制后界面金属间化合物破碎,累计压下量80%时,金属间化合物基本消失。     

镁铝轻质复合板多层挤压复合工艺

采用挤压工艺对AZ31镁合金板和6061铝合金板进行多层挤压复合,结合扫描电镜、能谱分析仪、金相显微镜、EBSD以及万能拉伸试验机等分析手段,研究了不同坯料层数对AZ31/6061复合板的微观组织及力学性能的影响。实验结果表明:复合板镁合金侧中存在大量的细小再结晶晶粒和少量变形组织,复合板铝合金侧的晶粒呈现典型的带状结构,且周围有大量细小再结晶晶粒生成;此外,复合板中Mg/Al界面具有良好的冶金结合,且有不同厚度的界面反应层生成,其中P1板的界面反应层以Mg_2Al_3为主,P2板靠近镁合金侧有Mg_(17)Al_(12)生成,靠近铝合金层有Mg_2Al_3生成。     

Al-Mg-Ti轧制复合板界面结合机理及力学性能

采用加热轧制复合的方法制备了6061/AZ31/Ti-6Al-4V/AZ31/6061复合板,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射分析(XRD)和拉伸试验机等分析技术对复合板两种界面的结合机理、力学性能及断裂特征进行了分析.试验结果表明:当轧制压下量大于或等于40％时,由于变形的深入,Ti-6Al-4V层会出现颈缩或断裂;当轧制温度为420℃时,6061/AZ31界面会出现金属间化合物Al3Mg2,且有这种金属间化合物生成的区域,界面拉剪试验过程中会发生断裂,界面的力学性能降低;当轧制温度为380℃、压下量为30％时,Al-Mg-Ti轧制复合板界面结合强度综合性能最优,Al-Mg和Mg-Ti两种界面的失效基本发生在界面原子相互扩散的区域,且不同温度下轧制得到的复合板在拉剪过程中均表现为脆性断裂.     

Al/LZ91/Al三层复合轧制板材组织及界面扩散行为

采用金相显微镜,扫描电镜,观察了Al/LZ91/Al复合板界面组织和形貌,研究了不同退火参数对复合板界面扩散和拉伸性能的影响,并建立了扩散方程。结果表明,Al/LZ91/Al三层复合板退火后中间层LZ91镁合金发生了回复和再结晶,先前轧制被拉长而变形了的晶粒退火后转变为均匀而细小的等轴晶粒。Al/LZ91/Al三层复合板退火后界面发生了Mg和Al等元素的扩散,界面由基体α-Mg+β-Li相、Mg17Al12相、Al3Mg2相以及α-Al相等组成;退火温度为300℃保温1h后的三层复合板抗拉强度和伸长率最大,分别达到130 MPa和15.8%。     

AZ31B/6061爆炸焊复合板平面应变压缩及轧制变形行为

采用爆炸+轧制工艺可以制备出较薄且表面质量较高的AZ31B/6061复合板,但AZ31B/6061爆炸焊复合板的轧制较难成功。本试验以平面应变热压缩对复合板的热轧进行物理模拟,通过轧前预热、AZ31B镁合金和6061铝合金的热压缩、复合板的平面应变压缩试验研究,选择出了合适的参数,成功地对复合板进行了轧制。结果表明,400℃5 min条件下压缩后的复合板在各压缩率下整体上包覆和"鼓肚"程度均比较小; AZ31B/6061爆炸焊复合板在400℃热轧温度下可以轧制成功,但不同压下率下轧制的复合板出现了不同程度的翘曲,且翘曲程度随着压下率的增加先减小后增大,30%压下率的复合板翘曲程度最小,平直度较高,无边裂,轧件质量良好。这种探究轧制参数的方法对于其他异种材料复合板也具有一定的参考价值。     

AZ31B镁合金和2205不锈钢爆炸焊接研究

采用平行法进行爆炸焊接,制备了AZ31B镁合金/2205双相不锈钢复合板。根据经验公式选择爆炸焊接参数,爆炸焊接的装药质量比R为2.7,复板和基板的最小间隙为4.3 mm。试验结果表明,复板上表面除雷管区有微小裂纹外,其它位置平整无缺陷。除去复合板边界效应区,用超声波检测复合板的结合率为98.9%。镁/不锈钢复合板界面拉剪强度为105.63 MPa,拉剪断口呈波浪状,拉剪断裂界面沿镁材撕裂。复合板三点弯曲试验表明,AZ31B_内/2205_外比2205_内/AZ31B_外有更高的弯曲载荷承受能力。     

镁铝爆炸复合板界面轧制变形行为的数值模拟

用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA研究了6061Al/AZ31B/6061Al爆炸复合板的界面轧制变形行为。分析了复合板轧制方向和宽度方向的界面节点在不同轧辊转速和相对压下率下最大等效应力和应变的变化规律,并进行了定量比较。模拟结果表明:不同轧制条件下,镁铝复合板界面各节点的最大等效应变值和应力值呈现不同的分布特点。最大轧制力随相对压下率和轧辊转速而变化。在轧辊转速30 r/min、相对压下率20%时,可以获得较好质量的轧制复合板。结果能为镁铝爆炸复合板的轧制工艺提供理论参考。     

轧制速率及再结晶对5052/AZ31/5052复合板微观组织的影响

在不同速率与压下量下热轧制备5052/AZ31/5052镁铝复合板。并选取在各速率下的最大压下量的复合板进行200℃×1 h退火,以消除残余应力。分析了不同轧制参数下镁铝复合板的结合状况,观察了组元板及层界面处的微观组织,阐明了织构与微观组织之间的关系。结果表明:随轧制速率与压下量的提高,复合板的结合程度提高,晶粒尺寸细化,塑性下降。镁层(c+a)锥面滑移系被大量激活,织构强度降低,再结晶程度增加。退火后,镁铝层界面处没有出现中间层化合物的。     

基于搅拌摩擦焊技术的镁/钛异种合金连接

采用搅拌摩擦焊技术对2 mm厚Ti6Al4V钛合金和AZ31B镁合金进行连接,研究不同转速下接头的成形、界面组织和拉伸强度。结果表明,转速过低会导致Mg/Ti异种合金接头内部形成孔洞缺陷。靠近Mg/Ti界面的钛合金中出现Al元素富集现象,随着转速的升高,Al元素的富集程度提升。Mg/Ti界面是接头的薄弱区,在拉伸载荷下,接头沿Mg/Ti界面断裂。接头拉伸强度随着转速的提升而增大,当转速为900 r/min时,强度达到168 MPa。     

Mg/Al固相连接镁铝元素扩散行为的分析

以AZ31镁合金和纯铝为研究对象,利用电子万能压力机在不同的加热温度下对镁和铝异种金属进行连接,并用扫描电镜、X射线衍射仪对Mg/Al接头界面组织结构进行了观察和分析。结果表明,当加热温度为440℃时,Mg/Al接头界面结合良好,Mg/Al接头过渡区附近主要形成Mg2Al3和Mg17Al12金属间化合物。     

镁合金AZ31/Zn-7Al/铝合金6061接触反应钎焊研究

通过填加Zn-7Al金属中间层的方法,研究AZ31镁合金和6061铝合金之间的接触反应钎焊,并利用三维数码视频显微镜及液压万能试验机对钎焊接头的微观组织及力学性能进行检测分析。结果表明:与Mg/Al直接接触反应钎焊相比,AZ31/Zn-7Al/6061中间层接触反应钎焊的接头强度更高;Zn与Mg、Al之间能够生成良好相体,对接头的组织性能有一定的加强作用,是Mg、Al合金接触反应钎焊较为合适的中间层基体金属。     

热轧制镁基叠层复合材料的力学性能

采用热轧制备7075Al/MGY/7075Al叠层复合材料,材料的拉伸强度达300MPa。基于经典叠层板理论计算该材料的首层失效强度,其计算结果与试验结果吻合较好,表明经典叠层板理论可用于预测轧制制备的叠层复合材料首层失效强度。结果表明:随着铝合金厚度的增加,镁基叠层复合材料的拉伸强度、弯曲刚度、压缩强度和弯曲比强度增加,弯曲比刚度和拉伸比强度先增加后降低,且7075Al/MGY/7075Al、7075Al/AZ31/7075Al和3003Al/MGY/3003Al叠层复合材料的拉伸比刚度增加,但3003Al/AZ31/3003Al叠层复合材料的拉伸比刚度逐渐减小。     

退火温度对AZ31B/A356轧制复合板组织及性能的影响

通过液-固铸轧技术制备了Mg/Al复合板,随后经过退火热处理,研究退火温度对复合板微观组织及力学性能的影响。结果表明,Mg/Al复合板界面过渡区分为3个区域,靠近AZ31B一侧形成了δ-Mg和Mg_(17)Al_(12)过渡区(Ⅰ),靠近A356一侧形成α-Al和Al_3Mg_2过渡区(Ⅱ),扩散界面中间区(Ⅲ)为Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Si和Al_3Mg_2,且Al侧过渡区宽度大于Mg侧过渡区的。界面过渡区的显微硬度明显高于两侧合金。当退火温度不高于250℃时,界面过渡区不会形成新的金属间化合物。当高于250℃时,界面过渡区的厚度随退火温度的升高呈指数型增长。在250℃退火180min后复合板的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别达到188MPa、148MPa和10.1%,力学性能最佳。     

三层复合板铝/镁合金/铝FSW接头的微观组织与抗拉强度

摘 要:文中进行了不同焊接速度下三层复合板Al/ AZ31/Al 搅拌摩擦焊接（FSW）工艺试验,并观测分析了其接头成形、显微组织和拉伸性能。实验研究结果显示：在实验优化的工艺参数下,焊缝接头成形较好,其内部呈层状分布且未发现缺陷;焊核区（NZ）晶粒细化明显,大角晶界（HAGBs）和再结晶晶粒占比达80%;在焊缝前进侧带状组织区（BS）和镁、铝界面处存在金属间化合物（IMC）,主要为Al3Mg2和Al12Mg17;随焊速增加,焊接接头抗拉强度先增大后减小,在V=100mm/min时焊核区铝层晶粒平均尺寸为1.75μm,接头抗拉强度达到最大87.3MPa,是母材的50.8%。     

AZ31镁合金/镀锌钢异种金属TIG熔钎焊接头组织与力学性能研究

以AZ31B镁合金焊丝为填充材料,采用TIG熔钎焊工艺对AZ31B镁合金板与镀锌钢板进行连接。采用光学显微镜、SEM、XRD、万能拉伸试验机等检测方法研究了焊接电流对AZ31B镁合金/镀锌钢熔钎焊接头微观组织及力学性能的影响。结果表明:采用TIG熔钎焊工艺可以实现AZ31B镁合金与镀锌钢的可靠连接,接头具有典型的鱼尾纹特征。当焊接电流较小时,镁/钢界面有大量孔洞生成,接头结合强度较低;当焊接电流大于75A时,镁/钢界面有Mg_(32)(Al,Zn)_(49)、Al_2Mg和Al Fe_3等金属间化合物生成,镁/钢接头具有最大的抗拉强度210 MPa;随着焊接电流继续增大,镁/钢界面的脆性反应层逐渐增厚,接头力学性能有所降低。