本文關(guān)鍵詞：鎂鋁鈦層狀復(fù)合板制備工藝與性能研究

  更多相關(guān)文章： 鎂鋁鈦復(fù)合板 軋制復(fù)合 熱處理 微觀組織 力學(xué)性能

【摘要】：本文制備鎂鋁鈦復(fù)合板的方法為熱軋復(fù)合法,制備出不同疊層順序、不同厚度比的鎂鋁鈦復(fù)合板從而對(duì)比選出最優(yōu)鎂鋁鈦復(fù)合板的疊層結(jié)構(gòu),然后設(shè)計(jì)鎂鋁鈦復(fù)合板軋制工藝,軋制溫度為350oC、400oC、450oC,軋制壓下量為20%、30%、40%、50%,退火溫度為200oC、300oC、400oC,然后利用金相顯微鏡、顯微硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、掃描電鏡、X射線衍射分析等分析技術(shù),研究疊層順序、厚度比、熱軋溫度和軋制壓下量、退火溫度對(duì)復(fù)合板性能和組織的影響,得到如下結(jié)論:對(duì)比Al/Mg/Ti、Mg/Al/Ti、Al/Ti/Mg三種疊層順序軋制復(fù)合的板材性能,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)疊層順序?yàn)锳l/Mg/Ti時(shí),軋制復(fù)合十分困難,甚至出現(xiàn)宏觀斷裂失效。疊層順序?yàn)镸g/Al/Ti的復(fù)合板同比條件下,性能優(yōu)于其他疊層順序。在不同厚度比情況下,本研究發(fā)現(xiàn)材料在初始板中的占比越高時(shí),其形變對(duì)總形變貢獻(xiàn)就越高。Ti層在總形變中比例較小,僅占很小一部分(低于10%),而Al、Mg層約占了總形變的90%,軋制復(fù)合后的Mg/Al/Ti復(fù)合板的力學(xué)性能符合復(fù)合板理論強(qiáng)度公式,因此hMg:hAl:hTi=2:2:1時(shí),Ti層的占比相對(duì)另外2種的占比更高,因此其力學(xué)性能也是最好的。在不同軋制溫度條件下,觀察低倍顯微金相圖,可以發(fā)現(xiàn)Mg/Al界面、Al/Ti界面都較為平直,同時(shí)可得出隨著溫度上升復(fù)合的界面越趨平直,各層變形越趨協(xié)同,結(jié)合界面也越優(yōu)異。在本文實(shí)驗(yàn)條件下,350oC和400oC下軋制復(fù)合得到的復(fù)合板中Mg層呈現(xiàn)出明顯的熱軋態(tài)金相組織,而當(dāng)軋制復(fù)合在450oC下進(jìn)行時(shí),得到的Mg層具有動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織,因此綜合比較得出在450oC的軋制溫度條件下,復(fù)合板的力學(xué)性能和界面組織都比較優(yōu)異。在軋制溫度450oC條件下,采用不同軋制變形量制備Mg/Al/Ti三層復(fù)合板,20%壓下軋制的復(fù)合板出現(xiàn)了Al/Ti界面部分未結(jié)合的現(xiàn)象,壓下量為30%時(shí),Mg/Al界面、Al/Ti界面都較為平直,然而隨著壓下量大于40%時(shí),中間層鋁開始出現(xiàn)局部頸縮現(xiàn)象。溫度為450oC壓下量為40%時(shí)板材的拉伸力學(xué)性能達(dá)到最好,抗拉強(qiáng)度為521MPa,延伸率為15.9%,Mg/Al和Al/Ti界面結(jié)合強(qiáng)度分別為55.2MPa,68.5MPa。隨著退火溫度的升高,復(fù)合板的強(qiáng)度略有下降,而延伸率在200oC到300oC逐漸升高,300oC到400oC時(shí)出現(xiàn)下降趨勢(shì),通過XRD分析發(fā)現(xiàn),退火溫度為200oC時(shí),Mg/Al界面不會(huì)生成金屬間化合物,退火溫度為300oC時(shí),Mg/Al界面會(huì)出現(xiàn)Al3Mg2這種金屬間脆性化合物,隨著溫度上升到達(dá)400oC,此界面會(huì)出現(xiàn)大量Al3Mg2、Al12Mg17、Mg2Si等多種金屬間脆性化合物。利用線能譜分析手段可知,在退火溫度為400oC時(shí),界面層的厚度便急劇增加達(dá)到59.8μm。在400oC退火1h后Al和Ti層的斷口上發(fā)現(xiàn)大量的韌窩,其斷裂方式為韌性斷裂。Mg層的斷口形貌是由河流狀的解理花樣組成,即脆性斷裂。從Mg/Al界面的斷口形貌顯示,從Al到Mg之間為混合斷裂現(xiàn)象,既有韌性斷裂特征,又有脆性斷裂特征,在Al層出現(xiàn)大量韌窩,然而靠近結(jié)合界面處卻發(fā)生了脆性斷裂,Mg層出現(xiàn)了明顯的解理斷裂特征。綜合以上分析,可知鎂鋁鈦復(fù)合板應(yīng)該選擇200oC低溫退火。
【關(guān)鍵詞】：鎂鋁鈦復(fù)合板 軋制復(fù)合 熱處理 微觀組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG335.81
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題背景和研究意義9-12
• 1.1.1 引言9-10
• 1.1.2 TC4鈦合金10
• 1.1.3 AA6061鋁合金10
• 1.1.4 AZ31鎂合金10-11
• 1.1.5 鎂鋁鈦層狀復(fù)合材料11-12
• 1.2 金屬層狀復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 層狀復(fù)合板制備方法12-13
• 1.2.2 層狀復(fù)合板的復(fù)合機(jī)理簡(jiǎn)介13-15
• 1.3 研究目的與研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.3.1 研究目的15
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容15-16
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及方法16-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料16
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備16-17
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方案17-18
• 2.4 實(shí)驗(yàn)步驟18-22
• 2.4.1 軋前板材表面預(yù)處理18-19
• 2.4.2 軋制復(fù)合19
• 2.4.3 退火處理19
• 2.4.4 連接界面的觀察19-20
• 2.4.5 硬度試驗(yàn)20
• 2.4.6 復(fù)合板力學(xué)性能和界面結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)定20-22
• 3 鎂鋁鈦復(fù)合板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與軋制工藝研究22-44
• 3.1 鎂鋁鈦復(fù)合板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-37
• 3.1.1 表面預(yù)處理及板材鉚接22-25
• 3.1.2 疊層順序25-33
• 3.1.3 厚度比33-37
• 3.2 軋制工藝對(duì)復(fù)合板的影響37-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 4 退火工藝對(duì)復(fù)合板的影響44-53
• 4.1 退火溫度對(duì)復(fù)合板的影響44-51
• 4.1.1 退火溫度對(duì)復(fù)合板拉伸和界面結(jié)合性能的影響44-47
• 4.1.2 退火溫度對(duì)結(jié)合界面的影響47-50
• 4.1.3 退火溫度對(duì)復(fù)合板斷.影響50-51
• 4.2 本章小結(jié)51-53
• 5 結(jié)論53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 附錄61
• A. 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄61
• B. 攻讀碩士學(xué)位期間的申請(qǐng)專利61

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