Al-Mg雙金屬等溫擠壓復(fù)合材料制備技術(shù)研究.pdf

1、雙金屬復(fù)合棒材是由兩種不同性能的金屬材料結(jié)合構(gòu)成的，具有較高比強度導(dǎo)熱、抗腐蝕、輕質(zhì)等優(yōu)異的綜合性能。使用鋁鎂復(fù)合材料的部件可以進一步降低機動車輛、軌道車輛結(jié)構(gòu)和飛行器中的各種部件的重量，從而有助于減少燃料消耗。本文提出一種通過等溫擠壓工藝制備Al/Mg復(fù)合棒材的方法，以發(fā)揮這兩種輕質(zhì)金屬材料各自優(yōu)異的性能，擴展應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本研究基于剛粘塑性有限元理論利用Deform-3D軟件建立Al/Mg雙金屬等溫擠壓有限元模型，對1100

2、鋁、AZ31鎂合金在等溫擠壓過程中的流動現(xiàn)象、應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)、溫度場的演變規(guī)律進行了探討。結(jié)合正交試驗方案研究了擠壓速度、擠壓溫度、模角對雙金屬擠壓材料流動特性的影響，得出最佳工藝參數(shù)組合為：擠壓速度v3mm/s，模具預(yù)熱溫度T0375℃，擠壓溫度T坯料425℃，擠壓模具角度。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果進行擠壓試驗驗證，復(fù)合棒材尺寸均勻性較好，無明顯缺陷，對比分析成形載荷和模具出口溫度試驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果吻合良好，由此說明所引入材料基本本構(gòu)關(guān)系和摩擦

3、特性較好描述了擠壓特性，所建雙金屬等溫擠壓數(shù)值模型是準(zhǔn)確的。為評價復(fù)合棒材結(jié)合區(qū)質(zhì)量，利用掃描電子顯微技術(shù)（SEM）、X射線衍射技術(shù)（XRD）和背散射電子衍射技術(shù)（EBSD），對其界面結(jié)合區(qū)微觀組織形貌、元素分布特征、相結(jié)構(gòu)組成以及擠壓過程中晶粒取向、大小等進行觀察分析，并對結(jié)合區(qū)進行力學(xué)性能測試。結(jié)果表明：整個擴散結(jié)合層的厚度為315μm左右，其相結(jié)構(gòu)組成為：Mg+Mg17Al12+Mg2Al3+Al，其中與AZ31基體相鄰過渡層主要

4、由Mg17Al12組成，中間擴散區(qū)域主要為Mg+Mg17Al12，而1100鋁基體附近過渡層則含有大量 Mg2Al3。在等溫擠壓過程中，外層鋁由單一方向的<111>織構(gòu)向<001>、<111>雙織構(gòu)轉(zhuǎn)化，芯部鎂合金反極圖軸密度極值較小，其織構(gòu)不明顯。AZ31鎂合金基體顯微硬度的平均值為55HV，在共晶過渡層由于硬質(zhì)Mg17Al12相和Mg2Al3相含量的增加，顯微硬度逐漸升高并達到峰值220HV左右，到1100鋁基體顯微硬度顯著下降，其