鋁-鎂-鈦層狀復合板軋制工藝與結合界面研究.pdf

1、金屬層狀結構復合材料是利用一定的復合連接技術將兩種或兩種以上的具有不同物理化學性能的金屬板材連接在一起的一種新型材料，通過合理的設計，可以充分利用各組元的優(yōu)勢來滿足復雜的工業(yè)應用需求。
　　本文采用加熱軋制復合的方法制備了6061/AZ31/Ti6Al4V/AZ31/6061復合板，利用金相顯微鏡（OM）、顯微硬度計、拉伸試驗機、掃描電鏡（SEM）、X射線衍射分析（XRD）等分析技術對復合板力學性能及其兩種結合界面的結合機理及強度

2、和斷裂機理進行了詳細的分析與討論。
　　結果表明軋制壓下量大于或等于40％后，由于變形的深入，Ti6Al4V層會出現(xiàn)頸縮或斷裂。當軋制溫度為450℃時，6061/AZ31界面會出現(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過程中會發(fā)生斷裂，界面的力學性能降低。試驗結果表明：400℃下軋制復合得到的復合板抗拉強度和界面結合強度綜合性能最優(yōu)，兩種界面的失效基本發(fā)生在界面原子相互擴散的區(qū)域，不同溫度下軋制得

3、到的復合板的結合界面在拉剪過程中均為脆性斷裂。軋制復合過程中由于界面附加剪應力作用使得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，這種不均勻性會逐漸減弱。
　　隨著退火溫度的升高，6061/AZ31界面會生成金屬間化合物，在300℃下退火1h時在靠近6061處會生成Al3Mg2，當退火在400℃下進行1h后，界面在靠近6061側形成Al3Mg2，在靠近AZ31側

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發(fā)生失效，即金屬間化合物的生成對結合面的結合強度有不利的影響。當退火溫度為200℃，時間為1h時，此界面沒有金屬間化合物生成，界面強度較高，界面的失效發(fā)生在原子相互擴散的區(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，結合強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散區(qū)域逐漸往AZ31側遷移。最后當退火溫度為

5、400℃時，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合板的界面在拉剪過程中都呈脆性斷裂，從復合板整體一致性和各部分強度考慮，退火應選擇在低溫下進行。
　　在200℃下對復合板進行退火時，隨著退火時間的延長，6061/AZ31和AZ31/Ti6Al4V界面均沒有降低界面強度的新的物相生成，結合強度均有所增加。6061/AZ31界面斷裂的位置由界面原子擴散區(qū)域逐漸往 AZ31側遷移，AZ31/Ti6Al4V