退火工艺对Zn/AZ31/Zn复合板材界面微观结构及力学性能的影响
发布时间：2021-01-13 18:39
采用热轧工艺制备Zn/AZ31/Zn复合板材,研究退火温度与时间对板材界面微观组织及力学性能的影响。结果表明:退火温度对界面扩散层的形成影响较大,低温退火无法形成良好的界面扩散层,而在200℃退火,可获得由Mg4Zn7和MgZn2相组成的良好的冶金结合界面。较高的温度（300℃）导致界面脆性Mg2Zn11相的析出,而引发微裂纹。在同一温度下,退火时间的延长仅影响扩散层的厚度,对其相组成没有影响。退火处理使板材的强度降低,但是塑性有所提高,在200℃热处理1 h获得的复合板材综合力学性能较好。
【文章来源】：材料工程. 2020,48(08)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同温度退火处理1 h后复合板材界面扩散层厚度曲线
图2 不同温度退火处理1 h后复合板材界面扩散层厚度曲线表1 图3中各点的能谱分析结果Table 1 EDS results of each point in fig.3 Point Atom fraction of Mg/% Atom fraction of Zn/% 1 1.09 98.91 2 34.76 65.24 3 41.35 58.65 4 92.98 7.02 5 8.58 91.42 6 20.60 79.40 7 30.97 69.03 8 43.78 56.22 9 98.19 1.81
图1所示为Zn/AZ31/Zn复合板材在不同温度下退火1 h后的界面形貌。对比图1(a),(b),可以看到板材在100 ℃下退火后界面与轧制后一致,没有发生元素的扩散。而随着温度的升高,在150 ℃退火后(图1(c)),板材间开始生成较薄的扩散层且呈断续分布。温度进一步升高,元素扩散加剧,扩散层厚度不断增加,生成了均匀致密的连续扩散层。但在300 ℃退火处理时(图1(f)),在AZ31和Zn基体之间生成了较厚的扩散层,且在靠近Zn基体的一侧生成了新的扩散层,这一扩散层中间存在大量的裂纹,其可能是由脆性相构成,在退火过程中由于热应力的存在导致裂纹产生。图2为不同退火温度下板材界面扩散层厚度的变化曲线,可以看到随着温度的变化,扩散层厚度呈现出类抛物线的增长规律。为了研究退火处理后板材间元素的扩散规律,对微观相貌较为典型的200 ℃及300 ℃退火样品的界面进行了能谱分析,结果如图3与表1所示。由图3可见,在界面处Zn元素及Mg元素的分布发生了明显的变化,根据点扫描结果并结合Mg-Zn二元相图分析,在200 ℃退火的样品界面处可能生成了MgZn2相及Mg4Zn7相,而对于在300 ℃退火的复合板材,其界面处存在Mg4Zn7,MgZn2和Mg2Zn11相。此外,值得注意的是,与Zn侧相邻的脆性金属间化合物Mg2Zn11的析出明显诱导了裂纹的形成,这与文献[19-20]报道的Mg-Zn合金的研究结果一致。在轧制过程中,由于AZ31和Zn的变形能力有差异,复合板层间变形不完全均匀,因此在界面处存在应力集中。在退火时,板材界面处的应力不能完全消除,导致在脆性相中间形成应力诱导的微裂纹。与在300 ℃退火的复合板相比,在200 ℃退火的板材没有观察到裂缝。由此可见,通过优化退火工艺,调整界面扩散层的相组成,可以使Zn/AZ31/Zn复合板材获得良好的冶金结合界面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Gd对AZ31镁合金耐蚀性能的影响[J]. 刘军,张金玲,渠治波,于彦冲,许并社,王社斌. 材料工程. 2018(06)
[2]稀土对AZ91镁合金干/湿循环腐蚀产物及阻抗行为的影响[J]. 赵曦,贾瑞灵,周伟光,郭锋. 材料工程. 2017(04)
[3]AZ31/1060爆炸复合板界面区组织与性能研究[J]. 吴琼,杨素媛. 稀有金属. 2016(10)
[4]Al-Mg-Al复合板抗拉强度研究[J]. 刘兴海,张焜禹,董丽,卫爱丽. 材料导报. 2014(10)
[5]脉冲电镀锌镁合金及其腐蚀行为研究[J]. 黄献丽,何美凤,李俊,向顺华. 材料导报. 2013(24)
[6]镁合金的应用及其成形技术研究现状[J]. 杨媛,李加强,宋宏宝,刘鹏成. 热加工工艺. 2013(08)
本文编号：2975370
【文章来源】：材料工程. 2020,48(08)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同温度退火处理1 h后复合板材界面扩散层厚度曲线
图2 不同温度退火处理1 h后复合板材界面扩散层厚度曲线表1 图3中各点的能谱分析结果Table 1 EDS results of each point in fig.3 Point Atom fraction of Mg/% Atom fraction of Zn/% 1 1.09 98.91 2 34.76 65.24 3 41.35 58.65 4 92.98 7.02 5 8.58 91.42 6 20.60 79.40 7 30.97 69.03 8 43.78 56.22 9 98.19 1.81
图1所示为Zn/AZ31/Zn复合板材在不同温度下退火1 h后的界面形貌。对比图1(a),(b),可以看到板材在100 ℃下退火后界面与轧制后一致,没有发生元素的扩散。而随着温度的升高,在150 ℃退火后(图1(c)),板材间开始生成较薄的扩散层且呈断续分布。温度进一步升高,元素扩散加剧,扩散层厚度不断增加,生成了均匀致密的连续扩散层。但在300 ℃退火处理时(图1(f)),在AZ31和Zn基体之间生成了较厚的扩散层,且在靠近Zn基体的一侧生成了新的扩散层,这一扩散层中间存在大量的裂纹,其可能是由脆性相构成,在退火过程中由于热应力的存在导致裂纹产生。图2为不同退火温度下板材界面扩散层厚度的变化曲线,可以看到随着温度的变化,扩散层厚度呈现出类抛物线的增长规律。为了研究退火处理后板材间元素的扩散规律,对微观相貌较为典型的200 ℃及300 ℃退火样品的界面进行了能谱分析,结果如图3与表1所示。由图3可见,在界面处Zn元素及Mg元素的分布发生了明显的变化,根据点扫描结果并结合Mg-Zn二元相图分析,在200 ℃退火的样品界面处可能生成了MgZn2相及Mg4Zn7相,而对于在300 ℃退火的复合板材,其界面处存在Mg4Zn7,MgZn2和Mg2Zn11相。此外,值得注意的是,与Zn侧相邻的脆性金属间化合物Mg2Zn11的析出明显诱导了裂纹的形成,这与文献[19-20]报道的Mg-Zn合金的研究结果一致。在轧制过程中,由于AZ31和Zn的变形能力有差异,复合板层间变形不完全均匀,因此在界面处存在应力集中。在退火时,板材界面处的应力不能完全消除,导致在脆性相中间形成应力诱导的微裂纹。与在300 ℃退火的复合板相比,在200 ℃退火的板材没有观察到裂缝。由此可见,通过优化退火工艺,调整界面扩散层的相组成,可以使Zn/AZ31/Zn复合板材获得良好的冶金结合界面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Gd对AZ31镁合金耐蚀性能的影响[J]. 刘军,张金玲,渠治波,于彦冲,许并社,王社斌. 材料工程. 2018(06)
[2]稀土对AZ91镁合金干/湿循环腐蚀产物及阻抗行为的影响[J]. 赵曦,贾瑞灵,周伟光,郭锋. 材料工程. 2017(04)
[3]AZ31/1060爆炸复合板界面区组织与性能研究[J]. 吴琼,杨素媛. 稀有金属. 2016(10)
[4]Al-Mg-Al复合板抗拉强度研究[J]. 刘兴海,张焜禹,董丽,卫爱丽. 材料导报. 2014(10)
[5]脉冲电镀锌镁合金及其腐蚀行为研究[J]. 黄献丽,何美凤,李俊,向顺华. 材料导报. 2013(24)
[6]镁合金的应用及其成形技术研究现状[J]. 杨媛,李加强,宋宏宝,刘鹏成. 热加工工艺. 2013(08)
本文编号：2975370
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2975370.html
教材专著
