轧制覆铝镁板界面的结构演化与强度研究
镁合金作为一种轻质高强的金属结构材料，其诸多优异性能和丰富储量在交通工具轻量化和减少环境污染等方面展示出广阔的应用前景。但是镁合金极易氧化且所生成氧化膜疏松，这导致其耐腐蚀能力差，严重限制了镁合金应用领域的拓展，对轧制板材更是如此。因此在镁板两面覆盖轻质且具有高耐腐蚀性的铝层形成覆铝镁板，是提高镁合金板材耐腐蚀性能的重要途径。但由于在复合过程中，Al/Mg界面上存在氧化膜以及金属间化合物层的原因，两板材间结合强度难以提高。虽然目前已有爆炸复合、铸轧复合、搅拌摩擦焊等多种方法实现了Al/Mg界面的结合但均存在一定的缺点，如今仍不能提供一种兼顾界面结合强度和便于规模化生产的覆铝镁板制备工艺。针对这一问题，本论文采用当前与设备相容性好且最具大规模生产潜力的二次轧制法，研究一次轧制、中间退火、二次轧制、低温退火等工艺对覆铝镁板制备过程中Al/Mg界面结构以及结合强度的影响，获得具有高界面结合强度及一定二次加工性能的覆铝镁板。论文取得的结果如下： 1）采用一次轧制制备覆铝镁板时，要实现两板材的完全复合，轧制单道次变形量需大于45%。当轧制温度为400℃，轧制压下率为53%时，覆铝镁板的剥离强度最佳为3.7N/mm。 2）对一次轧制覆铝镁板进行350℃退火实验发现，当退火时间超过15min，覆铝镁板界面出现Al12Mg17与Al3Mg2两种金属间化合物层。随着退火时间延长，界面处的化合物层厚度不断增加，且其硬度远高于Al、Mg界面。 3）对不同阶段的覆铝镁板进行剥离试验可以发现，一次轧制阶段界面剥离强度仅为3.7N/mm，此时Mg基剥离面基本不存在Al元素，界面仅为机械咬合；中间退火后剥离强度进一步下降，剥离面光滑平整，EDS结果显示断裂发生在化合物层间；经二次轧制后界面剥离强度显著增加，从15%压下率的4.5N/mm逐步提高至30%的9.2N/mm和45%的12.7N/mm，此时剥离面出现韧性断裂形貌，且韧性断裂位置均为富Al或富Mg处，这说明二次轧制过程成功消去了MgO与金属间化合物的不利影响，实现了Al/Mg界面的直接复合，原子间的键合使剥离强度明显提高。随着二次压下率的增大，Al/Mg直接复合面积增大，界面剥离强度也增大。 4）对经45%压下的二次轧制覆铝镁板进行100℃下4h退火实验，获得21.9%的断后伸长率和11.9N/mm的剥离强度，此时金相组织显示部分孪晶退去、晶粒均匀化程度增加且界面并未有新金属间化合物层生成。
覆铝镁板;结合强度;二次轧制;低温退火
上海应用技术大学
硕士
化学工程
徐春;尤伟任
2020
中文
TG335.81
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）