组元厚度比对镁铝层合板力学性能与拉深性能的影响

摘要

金属层合板作为可以充分发挥并且利用好各组元层的金属性能的这样一种材料，目前受到了多个行业的青睐。作为“可再生资源”的镁合金，其自身的优点使其有十分广泛的应用面，但是其自身较差的耐蚀性限制了本身的发展。而铝合金的综合性能较好，更重要的是其有很好的耐腐蚀的性能，若将二者结合将会大大提高两种材料的使用范围，使其性能更优，用途更广。5052/AZ31/5052镁铝层合板作为新型复合型材料有着广阔的应用前景。本文考虑到层合板的组元层对层合板性能影响尤为重要，并且组元层所占比重不同会对层合板的成形性能有一定影响，所以本文主要研究了两种厚度比下的镁铝层合板的力学性能和拉深性能，以此作为指导可以对镁铝层合板的设计制备提供一定借鉴。
　　本文首先研究了两种厚度比的层合板在四道次热轧成形下得到的厚度比和变形情况。研究表明:不同厚度比的镁铝层合板轧制后的表现均为镁板的变形比铝板变形更为容易，所以镁板的变形量占总变形量的比重较大，轧制过后铝板相对于镁板占层合板的比重上升，并且当铝板厚度由0.7mm变为0.38mm时，铝板趋于接近难变形区。
　　其次通过对比两种不同厚度比的镁铝层合板的力学性能基本参数和微观组织来比较何种厚度比的板材性能更好。试验结果表明:在室温条件下厚度比为1∶4∶1的层合板综合力学性能优于厚度比为1∶7∶1的层合板，表现在前者屈强比小，延伸率高，并且硬度值也略高，但是在加热温度200℃时，厚度比为1∶7∶1的层合板力学性能得到明显提高并且超过了厚度比为1∶4∶1的层合板。然而，在微观组织方面，不同厚度比的层合板的结合界面层和组织形貌呈现基本一致的情况。
　　最后通过比较两种厚度比的层合板在室温、200℃和230℃三种成形温度下的极限拉深比、拉深件的硬度以及最大减薄率等指标，对比分析了组元层厚度比对层合板拉深性能的影响。试验结果得知:在室温下，厚度比为1∶4∶1的层合板表现出更好的成形性能，其极限拉深比为1.32;然而在成形温度为200℃和230℃时，厚度比为1∶7∶1的层合板表现出更好的成形性能，在200℃时，其极限拉深比达到3.1优于厚度比为1∶4∶1得到的2.9，230℃时，厚度比为1∶7∶1的层合板的极限拉深比为3.0，同样高于1∶4∶1的2.7，并且温度升高，两种厚度比的层合板拉深能力相差值增大。可见铝合金在镁铝层合板中的占比不同会明显影响层合板在不同成形温度下的拉深性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 层合板复合材料的应用和发展趋势

1．2 镁合金和铝合金的发展与研发现状

1．2．1 镁合金的发展与研究现状

1．2．2 铝合金的发展与研究现状

1．3 镁铝层合板的发展现状与研发方向

1．4 材料设计与材料成形性能

1．4．1 材料设计

1．4．2 材料成形性能

1．5 本文研究背景及内容

第二章 镁铝层合板的制备

2．1 实验材料

2．1．1 材料选择

2．1．2 板料制备

2．2 轧制成形工艺

2．3 镁铝层合板的厚度比及变形规律

2．4 轧后热处理

2．5 本章小结

第三章 不同厚度比下的镁铝层合板力学性能研究

3．1 镁铝层合板硬度研究

3．2 镁铝层合板室温下单向拉伸力学性能研究

3．3 镁铝层合板热拉伸力学性能研究

3．4 镁铝层合板厚向异性系数r值的比较

3．4．1 厚向异性系数r值的定义

3．4．2 r值的测定

3．4．3 镁铝层合板r值的试验结果与讨论分析

3．5 镁铝层合板应变强化指数n值的比较

3．5．1 应变强化指数n值的定义

3．5．2 n值的测定

3．5．3 镁铝层合板n值的试验结果与讨论分析

3．6 镁铝层合板的微观研究

3．7 本章小结

第四章 不同厚度比镁铝层合板冲压性能研究

4．1 室温及差温拉深试验

4．1．1 试验设备

4．1．2 试验过程

4．2 镁铝层合板室温拉深结果分析

4．2．1 镁铝层合板室温拉深最大极限拉深比比较

4．2．2 镁铝层合板室温拉深缺陷比较

4．3 镁铝层合板差温拉深结果分析

4．3．1 镁铝层合板差温拉深最大极限拉深比比较

4．3．2 镁铝层合板差温拉深缺陷分析

4．4 镁铝层合板拉深后壁厚分布比较

4．5 镁铝层合板拉深后简形件显微硬度研究

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文