Mg-Al復(fù)合棒材制備及其力學(xué)行為研究.pdf

1、本論文首先利用復(fù)合擠壓制備了高強(qiáng)Mg AZ31/Al7050復(fù)合棒材，并對復(fù)合棒材的微觀組織、力學(xué)行為和拉壓屈服不對稱行為進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。其次，在高強(qiáng)Mg AZ31/Al7050復(fù)合棒材的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了不同結(jié)構(gòu)的芯部，著重研究了不同芯部結(jié)構(gòu)對 Mg/Al復(fù)合棒材的組織和力學(xué)性能影響。此外，研究了不同的鋁合金外套的強(qiáng)度和體積分?jǐn)?shù)對 Mg/Al復(fù)合棒材在壓縮過程中的變形行為和力學(xué)行為的影響。最后，系統(tǒng)研究了Al6082/Al7050、Mg

2、AZ31/Mg ZK60、Mg AZ31/Al7050三種不同的復(fù)合棒材在拉伸和壓縮過程中力學(xué)行為的混合法則，揭示了復(fù)合材料中的界面特征（沒有擴(kuò)散層或者很薄的擴(kuò)散層或者很厚的擴(kuò)散層）和兩組元的加工硬化行為對混合法則的影響。本論文的研究結(jié)果表明：
　?。?）高強(qiáng)鋁合金芯顯著影響Mg AZ31/Al7050復(fù)合棒材的微觀組織、力學(xué)行為和拉壓屈服不對稱行為。跟單一的鎂合金坯料的擠壓相比，Mg/Al雙金屬坯料的復(fù)合擠壓不改變鎂組元典型的擠

3、壓纖維織構(gòu)（大多數(shù)晶粒的c軸垂直于擠壓方向，呈現(xiàn)柱面擇優(yōu)（<101_0>//ED或者<112_0>//ED）），但是能夠有效地細(xì)化鎂組元的晶粒。跟單一的鎂合金棒材相比，Mg/Al復(fù)合棒材有更高的拉伸屈服強(qiáng)度和壓縮屈服強(qiáng)度，并且塑性沒有明顯的降低。隨著鋁合金的體積分?jǐn)?shù)增加到33.8%，Mg/Al復(fù)合棒材的拉伸屈服強(qiáng)度和壓縮屈服強(qiáng)度相應(yīng)的增加了61%和214%，而且復(fù)合棒材的密度跟單一的鎂合金棒材相比只增加了16%。高強(qiáng)的鋁合金芯和鎂合金外

4、套的晶粒細(xì)化共同導(dǎo)致了 Mg/Al復(fù)合棒材具有較高的強(qiáng)度。跟單一的鎂合金棒材相比，Mg/Al復(fù)合棒材具有較低的拉壓屈服不對稱性。并且隨著鋁合金的體積分?jǐn)?shù)的增加，Mg/Al復(fù)合棒材的拉壓屈服不對稱性進(jìn)一步降低。鎂組元的晶粒細(xì)化和鋁合金的存在共同導(dǎo)致了Mg/Al復(fù)合棒材存在比較低的拉壓屈服不對稱性。
　?。?）芯材結(jié)構(gòu)的改變會(huì)誘發(fā)高強(qiáng)Mg AZ31/Al7050復(fù)合棒材產(chǎn)生不同的強(qiáng)化效果。三種不同的芯部結(jié)構(gòu)（單芯、三芯、環(huán)形）的高強(qiáng)

5、Mg/Al復(fù)合棒材在壓縮過程中有著明顯不同的強(qiáng)化效果，然而在拉伸過程中的強(qiáng)化效果比較相似（屈服強(qiáng)度提高了22-24 MPa）。環(huán)形的芯部結(jié)構(gòu)（鋁合金體積分?jǐn)?shù)約為16%）具有最大的強(qiáng)化效果（屈服強(qiáng)度提高了57 MPa），三芯的芯部結(jié)構(gòu)具有最差的強(qiáng)化效果（屈服強(qiáng)度提高了37 MPa），單芯的芯部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化效果在兩者之間（屈服強(qiáng)度提高了45 MPa）。
　　（3）不同鋁合金外套的Mg/Al復(fù)合棒材的壓縮流變曲線的形狀跟鋁合金外套的強(qiáng)度和

6、體積分?jǐn)?shù)緊密相關(guān)。當(dāng)7050外套的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到78.7%時(shí)，7050/AZ31復(fù)合棒材的壓縮流變曲線中的平臺形狀完全消失。然而1100外套的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到86%時(shí)，1100/AZ31復(fù)合棒材的壓縮流變曲線中的這個(gè)平臺形狀仍然存在。所有1100/AZ31復(fù)合棒材的壓縮流變曲線中都出現(xiàn)了應(yīng)力劇烈的波動(dòng)，然而這個(gè)波動(dòng)沒有出現(xiàn)在7050/AZ31復(fù)合棒材的曲線中。此外，鋁合金外套的強(qiáng)度和體積分?jǐn)?shù)很難影響壓縮過程中鎂組元的{101_2}孿生變形行為

7、。跟軟的1100外套相比，硬的7050外套有利于整個(gè)復(fù)合棒材的均勻變形，減少了Mg/Al復(fù)合棒材在界面處的開裂。
　　（4）雙金屬復(fù)合棒材的力學(xué)曲線的混合法則與界面特征（沒有擴(kuò)散層或者很薄的擴(kuò)散層或者很厚的擴(kuò)散層）和兩組元的加工硬化行為密切相關(guān)。當(dāng)兩組元有一個(gè)相似的加工硬化行為時(shí)，不論界面特征如何，復(fù)合棒材的力學(xué)曲線都非常接近于混合法則預(yù)測的曲線。當(dāng)兩組元的加工硬化行為有很大差異時(shí)，混合法則的適用性則主要依賴于兩組元間的擴(kuò)散層厚度