铝镁包覆反向等温挤压工艺对制品微观组织及性能的影响

发布时间：2021-02-17 09:14

　　在金属材料中,镁合金具有高比强度、刚度、低密度及良好的阻尼减震性能优势,在工业生产中备受关注,特别是目前随着经济的发展引起的资源匮乏、环境破坏等问题,镁合金被认为是二十一世纪最具有潜力的轻质材料。由于镁合金易腐蚀,因此,本文采用反向热挤压的工艺方法研究铸态2A12铝合金包覆AZ31镁合金制备铝镁包覆棒材的力学性能、耐腐蚀性能及包覆棒材耐腐蚀机理等内容。论文研究成果如下:本文采用DeForm-3D有限元模拟软件,建立铝镁反向挤压几何模型,确定挤压工艺为:挤压速度为5.199 mm/s,坯料温度为380℃,模具与挤压筒温度为400℃,挤压比为10.82。挤压坯料尺寸为Φ120 mm×300 mm的2A12铝合金包覆Φ95 mm×300 mm的AZ31镁合金,研究了铝镁复合坯料通过反向等温挤压工艺在制备复合棒材成型过程中金属变形情况、等效塑性应力应变场、温度场的变化,并通过试验进行论证。结果表明,挤压得到Φ38 mm×2690 mm的铝镁复合棒材,2A12铝合金包覆层平均厚度为4 mm,AZ31镁合金芯材直径为Φ30 mm,铝镁金属间形成结合界面,挤压包覆棒材成型情况良好,通过对挤压包覆棒材... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

爆炸复合过程示意图[14]

铝镁包覆反向等温挤压工艺对制品微观组织及性能的影响6面，后经过热处理等工艺，满足制品的各种性能需求。轧制复合制备复合较薄板材时生产成本廉价，节约人力物力，工业化生产效率明显得到提高，是制备层状金属复合的一种有效技术。工艺原理示意图如下图1.2所示。目前已经通过轧制复合制备出Al/Mg-Li、7075Al/AZ31B/7075Al等层状复合材料、刘悦等人通过轧制成型制备出铝镁双金属复合板材后再次进行热处理，对铝合金的拉伸性能和抗拉强度都有明显的提高。图1.2轧制原理复合工艺原理图[20](5)挤压复合技术，是指把相匹配的金属经过除去氧化膜后相互组合形成复合坯料件，经过挤压处理，使得材料相互接触产生冶金结合制备挤压制品。起源于二十世纪七十年代末，Borel和Wesslau设计电缆时采用铅外壳复合挤压工艺制备得到性能较好的电缆制品而被人们所熟知[21]，目前已经广泛使用制备型材，棒材、管材及其金属复合材料。挤压原理为包覆材料与芯部材料同时发生塑性变形，在挤压参数的控制下，两种材料在界面结合处发生冶金结合获得所需产品。挤压技术经过不断的发展，已经衍化出很多的分类，按照挤压温度分类，可以分为热挤压、温挤压、冷挤压；按照挤压工艺分类，可以分为静液挤压、连续挤压、润滑挤压；按照金属流动方向可以分为正向挤压和反向挤压。该工艺优点是：金属塑性变形区域较大，挤压时再结合面之间温度及其压力较大，有助双金属复合成型，接触界面之间的原子扩散更加充分，冶金结合效果明显有所提高；缺点是：挤压过程中金属流动均匀性较差，金属复合材料在受到外力的作用时，易发生脱裂等缺陷，导致金属的复合收到影响[22]。铝镁包覆挤压国内外研究现状。未经处理的镁及其合金本身本身具有较差的抗腐蚀性能，塑性变形及其抗拉强度较?

硕士学位论文7‘图1.3反向挤压原理图目前对于铝镁双金属挤压方面通常生产复合棒材、管材及其板材产品，国内外的研究热点主要聚集在如何提高挤压制品力学性能及其结合层的强度等。M.Thirumurugan等[23]人采用正向热挤压法制备毫米级铝盘条增强的ZM21镁合金/CP铝基复合材料，在同一温度和挤压速度下采取不同的挤压比制备挤压复合材料，并对宏观复合材料进行表针，发现挤压对ZM21-Mg合金有明显的晶粒细化，而且发现大挤压比下复合材料的拉伸强度、屈服强度及其塑性都有显著的提高。Yang-ZhiX等[24]在DeForm-3D有限元分析的基础上，通过优化工艺参数，进行铝镁双金属挤压试验论证并分析结合层的微观结构及其强度，界面层在铝镁合金的接触区产生，层中的新相Mg17Al12接近AZ31镁基体，新相Mg3Al2接近铝基体,硬度相比于基体有明显提高，而且晶粒尺寸有明显细化效果。李晓艳等[25]人采用正向挤压法，将不同几何尺寸的AA6060铝合金和AZ31镁合金坯料在360℃下挤压成棒材，筛选出挤压质量较好的坯料。然后，在Al/Mg键合界面加入厚度为150μm的中间层锌箔，进行挤压试验。结果发现，以锌箔为中间层的镁铝合金在正挤压过程中，Zn同AA6060和AZ31发生相互扩散形成Zn3Mg7、AlMg4ZZn11、Mg32(Al,Zn)49三种相，避免形成Al-Mg中间硬脆相，使得结合界面的显微硬度降低，有效地提高了涂层铝合金层结合界面的强度。聂书才等[26]采用反向挤压技术研究了纯铝包覆AZ31镁合金在不同温度下实现了双金属的复合棒材，重点分析铝镁合金结合界面处化学成分过渡及相结构的演化与分布，结果发现通过反向热挤压工艺可以得到表面光洁、无明显缺陷的铝镁合金包覆挤压制品，界面层厚度大约有350μm，但是界面层与基体之间力学性能明显不均匀。Golovko.O等[2

【参考文献】：
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本文编号：3037769