热轧铝/镁复合板显微组织和性能研究
发布时间：2021-02-24 12:48
Al/Mg金属层压复合材料因具有优异的性能而备受关注。镁合金密度低,是最轻的结构材料,具有比强度和比刚度高,吸振能力强等优点,在航空航天、汽车工业、电子通讯等领域有着广阔的应用前景。但是,由于镁及其合金的耐腐蚀性较差,其应用范围受到制约。相比而言,铝及其合金具有耐腐蚀性强、表面可修复性好、塑性加工性能优异等一系列优点,被广泛用作机械和航空领域的结构材料。因此,兼具铝、镁基材各自优点的Al/Mg层压复合材料引起了国内外的广泛关注和研究。为了研究热轧铝/镁复合板结合强度的变化规律,本课题综合考虑压下率、轧制温度和轧制速度等多种轧制参数,单道次热轧制备了7075 Al/AZ31B Mg复合板。结果表明:在复合板轧制过程中由于热和强变形作用组织发生了动态再结晶,且增大轧制速度和升高温度有助于镁基体产生完全动态再结晶。在相同轧制温度下,铝镁复合板结合强度均随压下率增加先升高后降低;强度升高是由于界面元素扩散宽度的增大和镁合金近界面晶粒组织的细化所致,强度降低是由于大变形导致镁基体近界面处产生裂缝以及塑性功产生热量过多使得镁基体温度升高导致的镁侧晶粒长大所致。对复合板进行拉剪实验,铝镁结合界面剪切...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种镁矿石实物图片
第1章绪论-3-压力，使得预结合界面产生紧密结合从而将各层组元结合起来的一种复合技术[12,13]。这种复合方法一般包括表面处理、轧制复合和退火热处理三个步骤。其基本原理为：在轧制过程中，加工硬化作用使得金属表面塑性变形能力相对基体较差，因此在压力作用下预结合表面的氧化薄膜破裂产成若干微小裂纹；氧化薄膜破裂导致基材新鲜的金属表面露出；露出的新鲜金属在轧制压力作用下挤入裂缝之中；最后预结合表面形成牢固的机械咬合或/和冶金结合[14,15]。异种金属层压复合板的制备方法主要有爆炸焊接、轧制复合和扩散焊接等方法，相比于爆炸焊接和扩散焊接法，轧制复合法有对环境污染孝复合后的各层材料厚度均匀、复合材料性能均匀一致性好、生产效率高成本低等优点。图1-2双金属轧制简化示意图1.3.2轧制复合法的分类根据轧制过程中的工艺方法和工艺参数的区别，可以细分为爆炸-轧制复合法和铸轧复合法、热轧复合法、冷轧复合法以及异步轧制复合法等[16]。爆炸-轧制复合法是首先将待结合的各层金属板坯进行爆炸焊接后，再经过热轧或者冷轧工艺得到所需性能和规格金属层压复合板的综合方法[17,18]。此复合方法制备的金属层压复合板尺寸精度高、表面质量好，可以生产大面积和大厚度的同种或者异种金属层压复合板[19]。但是缺点也较为明显，如：对环境污染大、生产成本高和生产周期长等。铸轧复合法是将铸造法和轧制法综合起来生产复合板的方法[20]。该方法加工过程为将熔融态的金属液浇铸在金属基材上，然后在其达到半凝固态时进行轧制复合工艺，最终使得不同金属材料实现紧密的结合。适用于生产制备塑性成形性较差的
燕山大学工程硕士学位论文-6-1.5研究目的、意义和内容镁合金作为目前实际工程应用中最轻的结构材料具有广阔的应用前景，但是存在抗腐蚀性和塑性成形性差的问题，7075铝合金具有强度高、成形加工性能良好，耐腐蚀和焊接性好等优点，在镁合金板材的单侧或者上下两侧覆盖一层铝合金金属板可有效改善镁合金板的抗腐蚀性和成形性能，并可以充分利用镁合金与铝合金的各自优势，可广泛应用于航空航天、交通运输、通讯电子及军工等重要领域。图1-3所示为铝/镁复合板的应用领域。图1-3铝/镁复合板的应用领域为了研究轧制参数对铝镁复合板结合强度的影响变化规律，本文综合考虑压下率、轧制温度、轧制速度等多种轧制参数，单道次热轧制备了7075Al/AZ31BMg复合板，并对铝/镁复合板的金相组织、结合强度、界面和拉剪断口进行了研究，通过研究轧制工艺参数对复合板结合性能的影响规律，揭示结合强度变化规律的原因，为轧制制备铝镁复合板确定较为合理的轧制工艺。具体研究内容如下：（1）本课题选用具有较好综合力学性能的AZ31B镁合金作为基板，选用铝合金中强度最高、可成形性好、耐腐蚀性强的7075铝合金作为覆板，采用不同的热轧工艺进行了7075Al/AZ31BMg复合板的制备实验。（2）对各工艺下热轧制备的7075Al/AZ31BMg复合板进行拉剪实验，分析了压下率、轧制温度和轧制速度，对7075Al/AZ31BMg复合板界面结合强度的影响规律，总结出一套合理轧制工艺以得到结合性能良好的7075Al/AZ31BMg复合板。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热压制备5052/AZ31B/5052三层复合板材的微观组织与力学性能[J]. 张晶,池成忠,崔晓磊,高东升,林鹏. 锻压技术. 2018(12)
[2]Effects of intermediate Ni layer on mechanical properties of Al–Cu layered composites fabricated through cold roll bonding[J]. Ali Shabani,Mohammad Reza Toroghinejad,Alireza Bagheri. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2018(05)
[3]Binding property of Al/Mg/Al thin plates fabricated by one-pass hot rolling with different reduction ratios,temperatures and annealing treatments[J]. Ai-Li Wei,Xing-Hai Liu,Li Dong,Wei Liang. Rare Metals. 2018(02)
[4]Molecular Dynamics Simulations and Experimental Investigations of Atomic Diffusion Behavior at Bonding Interface in an Explosively Welded Al/Mg Alloy Composite Plate[J]. Ting-Ting Zhang,Wen-Xian Wang,Jun Zhou,Xiao-Qing Cao,Rui-Shan Xie,Yi Wei. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(10)
[5]金属间化合物对累积叠轧Mg/Al多层复合板材断裂过程的影响（英文）[J]. 常海,郑明毅. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[6]包铝镁合金复合板轧制制备新工艺[J]. 刘鹏涛,马立峰,贾伟涛,庞志宁. 材料科学与工程学报. 2016(03)
[7]双辊铸轧高铝镁合金薄板的组织与性能[J]. 吴鑫海,赵红阳,胡小东. 特种铸造及有色合金. 2015(05)
[8]镁合金铸轧板坯包铝轧制复合工艺研究[J]. 陈琦,翁文凭,赵奇特,迟之东. 热加工工艺. 2015(07)
[9]Research on the Al/Mg/Al Three-layer Clad Sheet Fabricated by Hot Roll Bonding Technology[J]. Chen Zejun, Zeng Zhen, Huang Guangjie, Liu Qing Chongqing University, Chongqing 400044, China. 稀有金属材料与工程. 2011(S3)
[10]应变速率对AZ61镁合金动态再结晶行为的影响[J]. 杨续跃,张之岭,张雷,吴新星,王军. 中国有色金属学报. 2011(08)
博士论文
[1]Al/Mg/Al热轧复合板的制备及其微观组织和力学性能研究[D]. 张建军.太原理工大学 2016
本文编号：3049396
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种镁矿石实物图片
第1章绪论-3-压力，使得预结合界面产生紧密结合从而将各层组元结合起来的一种复合技术[12,13]。这种复合方法一般包括表面处理、轧制复合和退火热处理三个步骤。其基本原理为：在轧制过程中，加工硬化作用使得金属表面塑性变形能力相对基体较差，因此在压力作用下预结合表面的氧化薄膜破裂产成若干微小裂纹；氧化薄膜破裂导致基材新鲜的金属表面露出；露出的新鲜金属在轧制压力作用下挤入裂缝之中；最后预结合表面形成牢固的机械咬合或/和冶金结合[14,15]。异种金属层压复合板的制备方法主要有爆炸焊接、轧制复合和扩散焊接等方法，相比于爆炸焊接和扩散焊接法，轧制复合法有对环境污染孝复合后的各层材料厚度均匀、复合材料性能均匀一致性好、生产效率高成本低等优点。图1-2双金属轧制简化示意图1.3.2轧制复合法的分类根据轧制过程中的工艺方法和工艺参数的区别，可以细分为爆炸-轧制复合法和铸轧复合法、热轧复合法、冷轧复合法以及异步轧制复合法等[16]。爆炸-轧制复合法是首先将待结合的各层金属板坯进行爆炸焊接后，再经过热轧或者冷轧工艺得到所需性能和规格金属层压复合板的综合方法[17,18]。此复合方法制备的金属层压复合板尺寸精度高、表面质量好，可以生产大面积和大厚度的同种或者异种金属层压复合板[19]。但是缺点也较为明显，如：对环境污染大、生产成本高和生产周期长等。铸轧复合法是将铸造法和轧制法综合起来生产复合板的方法[20]。该方法加工过程为将熔融态的金属液浇铸在金属基材上，然后在其达到半凝固态时进行轧制复合工艺，最终使得不同金属材料实现紧密的结合。适用于生产制备塑性成形性较差的
燕山大学工程硕士学位论文-6-1.5研究目的、意义和内容镁合金作为目前实际工程应用中最轻的结构材料具有广阔的应用前景，但是存在抗腐蚀性和塑性成形性差的问题，7075铝合金具有强度高、成形加工性能良好，耐腐蚀和焊接性好等优点，在镁合金板材的单侧或者上下两侧覆盖一层铝合金金属板可有效改善镁合金板的抗腐蚀性和成形性能，并可以充分利用镁合金与铝合金的各自优势，可广泛应用于航空航天、交通运输、通讯电子及军工等重要领域。图1-3所示为铝/镁复合板的应用领域。图1-3铝/镁复合板的应用领域为了研究轧制参数对铝镁复合板结合强度的影响变化规律，本文综合考虑压下率、轧制温度、轧制速度等多种轧制参数，单道次热轧制备了7075Al/AZ31BMg复合板，并对铝/镁复合板的金相组织、结合强度、界面和拉剪断口进行了研究，通过研究轧制工艺参数对复合板结合性能的影响规律，揭示结合强度变化规律的原因，为轧制制备铝镁复合板确定较为合理的轧制工艺。具体研究内容如下：（1）本课题选用具有较好综合力学性能的AZ31B镁合金作为基板，选用铝合金中强度最高、可成形性好、耐腐蚀性强的7075铝合金作为覆板，采用不同的热轧工艺进行了7075Al/AZ31BMg复合板的制备实验。（2）对各工艺下热轧制备的7075Al/AZ31BMg复合板进行拉剪实验，分析了压下率、轧制温度和轧制速度，对7075Al/AZ31BMg复合板界面结合强度的影响规律，总结出一套合理轧制工艺以得到结合性能良好的7075Al/AZ31BMg复合板。
【参考文献】：
期刊论文
[1]热压制备5052/AZ31B/5052三层复合板材的微观组织与力学性能[J]. 张晶,池成忠,崔晓磊,高东升,林鹏. 锻压技术. 2018(12)
[2]Effects of intermediate Ni layer on mechanical properties of Al–Cu layered composites fabricated through cold roll bonding[J]. Ali Shabani,Mohammad Reza Toroghinejad,Alireza Bagheri. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2018(05)
[3]Binding property of Al/Mg/Al thin plates fabricated by one-pass hot rolling with different reduction ratios,temperatures and annealing treatments[J]. Ai-Li Wei,Xing-Hai Liu,Li Dong,Wei Liang. Rare Metals. 2018(02)
[4]Molecular Dynamics Simulations and Experimental Investigations of Atomic Diffusion Behavior at Bonding Interface in an Explosively Welded Al/Mg Alloy Composite Plate[J]. Ting-Ting Zhang,Wen-Xian Wang,Jun Zhou,Xiao-Qing Cao,Rui-Shan Xie,Yi Wei. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(10)
[5]金属间化合物对累积叠轧Mg/Al多层复合板材断裂过程的影响（英文）[J]. 常海,郑明毅. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[6]包铝镁合金复合板轧制制备新工艺[J]. 刘鹏涛,马立峰,贾伟涛,庞志宁. 材料科学与工程学报. 2016(03)
[7]双辊铸轧高铝镁合金薄板的组织与性能[J]. 吴鑫海,赵红阳,胡小东. 特种铸造及有色合金. 2015(05)
[8]镁合金铸轧板坯包铝轧制复合工艺研究[J]. 陈琦,翁文凭,赵奇特,迟之东. 热加工工艺. 2015(07)
[9]Research on the Al/Mg/Al Three-layer Clad Sheet Fabricated by Hot Roll Bonding Technology[J]. Chen Zejun, Zeng Zhen, Huang Guangjie, Liu Qing Chongqing University, Chongqing 400044, China. 稀有金属材料与工程. 2011(S3)
[10]应变速率对AZ61镁合金动态再结晶行为的影响[J]. 杨续跃,张之岭,张雷,吴新星,王军. 中国有色金属学报. 2011(08)
博士论文
[1]Al/Mg/Al热轧复合板的制备及其微观组织和力学性能研究[D]. 张建军.太原理工大学 2016
本文编号：3049396
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