利用挤压加工制备铝包镁复合板材研究

摘要

Mg/Al复合板材结合了镁合金密度小、比强度、比刚度高、减震性好，具有广泛的应用前景。本论文基于现有的复合板材制备技术，创新性的设计提出利用挤压加工制备多层复合Mg/Al板材，并利用累积挤压（AEB）制备了层数更多的Mg/Al复合板材。利用先进的 EBSD等微观表征分析手段、光学显微镜、XRD、扫描电镜等方法进行相应系统的研究了挤压加工对于复合板材不同组元金属的微观组织以及织构的变化规律。不同退火制度对界面和微观组织的影响规律及Al外层约束对Mg层轧制变形能力和组织的影响也被系统研究，本论文研究结果表明：
　　①通过挤压成功制备了AZ31/6082复合板材，初次挤压的板材还可以作为原料进行再次挤压，实现累积挤压加工。初次挤压镁合金中含有大量细小再结晶晶粒和少量变形组织，铝合金的晶粒呈现典型的带状结构，且周围有很多细小再结晶晶粒。经过再次挤压加工板材中镁合金和铝合金组织均匀性获得提高，但晶粒没有出现细化。各种板材随着退火时间的延长，晶粒组织呈等轴状均匀分布，随着退火温度增加，晶粒发生显著的粗化。
　　② AZ31/6082复合板材在挤压过程中，Mg层的厚度和Al层的厚度随着层数的增加而变薄，且界面结合情况良好，表现出不同厚度的界面结合层。AEB制备的复合板材没有出现明显的颈缩现象，也没有出现明显的“波浪”状结构。再次挤压，过渡层厚度从几微米增加到20微米左右。靠近Al层的为Mg2Al3，且Mg2Al3比Mg17Al12厚。随温度升高，界面过渡层厚度显著增加，当退火温度达到450°C，界面发生熔化，长时间退火导致材料整体烧蚀。当温度较高时，界面厚度快速变化，且有利于Mg2Al3的生长。
　　③复合板中Mg合金主要形成{0001}<10-10>织构，而Al合金以“Copper”“S”“Brass”织构为主，内外层织构组分有一定的差异，但差异较小。镁合金主要形成典型挤压织构，基轴与挤压方向垂直，但表层与内层织构有显著不同。表层镁主要基轴主要集中在ND附近，柱面呈现随机分布。而内层镁基轴呈现双峰，双峰沿TD方向倾转约14度，且柱面呈现一定的择优分布。
　　④通过挤压复合后的AZ31轧制性能得到提高，压下量为40％。由于初始晶粒尺寸较小，即使20%应变量也未发现显著的孪生变形。P1复合板材中 Mg合金织构为典型{0001}基面织构，经过轧制后形成{0001}<10-10>织构。且随着轧制量的增大织构强度下降，未约束条件下比约束条件下形成的织构强度高。

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目录

1 绪 论

1.1 课题背景和意义

1.2 镁合金、铝合金的概述

1.3 金属板材复合材料的特点、应用及研究现状

1.4 金属复合板材的制备方法

1.5 挤压复合制备法

1.6 复合材料复合机理

1.7 论文主要研究内容

2 试验材料及试验方法

2.1 试验方案

2.2 试验材料

2.3 累积挤压板材的制备

2.4 复合板材退火处理

2.5 复合板材轧制处理

2.6 实验表征方法

2.7 电子背散射衍射(EBSD)技术

2.8 本章小结

3 利用累积挤压制备复合板材的组织和性能研究

3.1 累积挤压 AZ31/6082复合板材SEM显微组织

3.2 AZ31/6082复合板材中Mg的组织变化

3.3 AZ31/6082复合板材中Al的组织变化

3.4 AZ31/6082复合板材中织构变化

3.5 AZ31/6082复合板材界面

3.6 AZ31/6082复合板材力学性能

3.7 本章小结

4 退火对AZ31/6082复合板材的影响

4.1 退火组织演变

4.2 退火对界面的影响

4.3 本章小结

5 AZ31/6082复合板材的轧制变形

5.1 轧制微观组织

5.2 轧制织构

5.3 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B.在攻读学位期间取得的科研成果