铝镁异种金属复合挤压成形及界面微观组织

发布时间：2019-10-23 05:40

【摘要】：基于Deform 2D有限元模拟优化挤压工艺参数,在挤压速率2mm/s,挤压温度470℃下对铝镁双金属进行复合挤压实验,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试以及电子背散射衍射(EBSD)对复合挤压件界面结合层进行微观组织观察与分析。结果表明:在铝镁合金接触区反应生成了界面层,层内新的物相为靠近AZ31镁基体一侧的Al_(12)Mg_(17)以及靠近铝基体一侧的Al_3Mg_2。Al_3Mg_2相显微硬度值最高,平均值约为210HV,Al_(12)Mg_(17)相平均硬度约为170HV,因而界面区硬度高于两侧基体母材,形成典型的脆硬结合层,电子背散射衍射(EBSD)结果显示,Al_(12)Mg_(17)相的平均晶粒尺寸为30μm,Al_3Mg_2相的平均晶粒尺寸约为20μm,复合界面结合层区域晶粒取向各异,晶粒尺寸大小也不均匀,而复合外层纯铝基体取向区域均匀,新生成相在晶界上有部分再结晶发生。
【图文】：

镁合金,坯料,铝合金,实物

的表面，同时变形区内提供的高温、高压条件十分有利于界面间原子的扩散，从而容易达到冶金结合。铝镁复合挤压制品在性能上兼备镁的质量轻和铝的比强度高、耐腐蚀性好等特点，提高了镁合金的加工变形能力和耐腐蚀性能，因而有望应用于航空、航天等领域。本工作采用复合挤压法对铝镁异种金属进行复合，重点研究了复合挤压棒材中铝镁异种金属结合界面的微观组织结构和力学性能。１实验方法１．１挤压坯料及模具设计１．１．１挤压坯料设计采用ＡＡ１１００纯铝以及ＡＺ３１镁合金，经机械加工制成如图１所示尺寸规格的铝合金空心杯形件以及镁合金圆柱件。实验所用ＡＺ３１镁合金化学成分如表１所示。坯料加工实物示意图如图１所示，将铝坯料和镁坯料进行清洗脱脂、除氧化皮、打毛等工序后配合组成复合坯料。１．１．２挤压装置设计图２为挤压实验装置。挤压筒采用电阻加热和程图１铝合金和镁合金坯料（ａ）二维示意图；（ｂ）实物图Ｆｉｇ．１Ａｌｕｍｉｎｕｍａｎｄｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓｂｉｌｌｅｔｓ（ａ）２Ｄｓｋｅｔｃｈ；（ｂ）ｏｂｊｅｃｔ表１ＡＺ３１镁合金化学成分（质量分数／％）Ｔａｂｌｅ１ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆＡＺ３１ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／％）ＳｉＣｕＡｌＺｎＭｎＮｉＦｅＭｇ０．０５０．０１３．２００．６３０．７００．０５０．０５Ｂａｌ序温控装置，加热至一定温度时，将模具和挤压坯料放入挤压筒中一起加热并保温，在挤压模具的出模口侧壁穿入热电偶测量材料在挤压工作带面的温度变化，实验所用工艺参数为模拟所确定的最优工艺参数。图２挤压实

挤压过程,数值模拟,实验装置,镁合金

本工作采用复合挤压法对铝镁异种金属进行复合，重点研究了复合挤压棒材中铝镁异种金属结合界面的微观组织结构和力学性能。１实验方法１．１挤压坯料及模具设计１．１．１挤压坯料设计采用ＡＡ１１００纯铝以及ＡＺ３１镁合金，经机械加工制成如图１所示尺寸规格的铝合金空心杯形件以及镁合金圆柱件。实验所用ＡＺ３１镁合金化学成分如表１所示。坯料加工实物示意图如图１所示，，将铝坯料和镁坯料进行清洗脱脂、除氧化皮、打毛等工序后配合组成复合坯料。１．１．２挤压装置设计图２为挤压实验装置。挤压筒采用电阻加热和程图１铝合金和镁合金坯料（ａ）二维示意图；（ｂ）实物图Ｆｉｇ．１Ａｌｕｍｉｎｕｍａｎｄｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓｂｉｌｌｅｔｓ（ａ）２Ｄｓｋｅｔｃｈ；（ｂ）ｏｂｊｅｃｔ表１ＡＺ３１镁合金化学成分（质量分数／％）Ｔａｂｌｅ１ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆＡＺ３１ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／％）ＳｉＣｕＡｌＺｎＭｎＮｉＦｅＭｇ０．０５０．０１３．２００．６３０．７００．０５０．０５Ｂａｌ序温控装置，加热至一定温度时，将模具和挤压坯料放入挤压筒中一起加热并保温，在挤压模具的出模口侧壁穿入热电偶测量材料在挤压工作带面的温度变化，实验所用工艺参数为模拟所确定的最优工艺参数。图２挤压实验装置Ｆｉｇ．２Ｔｅｓｔｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓｏｆｅｘｔｒｕｓｉｏｎ１．２挤压过程数值模拟挤压工艺中，挤压速率和挤压温度是重要的工艺７９
【作者单位】：兰州理工大学材料科学与工程学院;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室;
【基金】：甘肃省国际科技合作专项项目(144WCGA164)
【分类号】：TG379

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