退火工艺对Al/Mg/Al复合板组织及界面扩散的影响

通过累积叠轧法制备出Al/Mg/Al三明治复合板,采用超景深光学显微镜、扫描电镜和能谱仪研究了退火工艺对Al/Mg/Al复合板组织和界面扩散动力学的影响。结果表明:退火处理后,Mg层中的剪切带和变形组织消失,晶粒明显长大,且Mg/Al界面原子间的扩散加剧。随着退火温度的升高,扩散层厚度逐渐增加,产生了金属间化合物Al_3Mg_2和Mg_(17)Al_(12)。扩散层厚度受到退火温度和时间的共同影响,退火过程中Mg/Al界面的扩散机制为扩散层厚度以抛物线状的方式生长。     

室温累积叠轧Mg/Al多层复合板材的界面表征

通过室温累积叠轧技术制备了Mg/Al多层复合板材,借助SEM、EDS、TEM和同步辐射CT形貌观察等先进表征手段对累积叠轧Mg/Al金属复合板材界面结合进行表征,揭示累积叠轧Mg/Al金属复合板材界面宏观结合状态以及微观界面结构。结果表明,Mg/Al复合板材界面总体上结合良好,没有明显孔洞和开裂,但板材内部仍然存在一些孔洞和局部微小裂纹。3次循环后Mg/Al界面处形成了厚度为150 nm的Mg_(17)Al_(12)层。Mg和Mg_(17)Al_(12)之间存在一种确定的晶体学位相关系[111]Mg_(17)Al_(12)//[1210]Mg、(110)Mg_(17)Al_(12)//(1011)Mg,而Mg_(17)Al_(12)和Al之间是否有位相关系并不明显。     

累积叠轧Mg/Al多层复合板材的织构演变及力学性能

以商业纯Mg和AA1050 Al板材为初始材料,采用累积叠轧技术在室温下进行不同轧制道次变形制备了Mg/Al多层复合板材料,并对3 cyc轧制的Mg/Al多层复合板材料在200℃分别进行不同时间退火处理.利用OM,SEM和中子衍射技术对微观组织和宏观织构进行了研究.结果表明,复合板材中Mg和Al层组织均随着循环次数的提高而细化;在200℃时随着退火时间的增加,晶粒逐渐均匀但没有明显长大.累积叠轧过程中Mg层主要呈现出典型的轧制织构类型,Al层则表现出以轧制织构组分为主,同时伴有剪切织构组分的混合织构类型.对于3 cyc轧制的Mg/Al多层复合板材,在200℃经不同时间退火后,Mg层依然为轧制织构类型,Al层为轧制织构与剪切织构组分混合.随着累积叠轧循环道次的增加,屈服强度和抗拉强度都逐渐上升.     

退火处理对Al/ZE42/Al复合板界面组织和腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、盐水浸泡等方法研究了退火热处理工艺对Al/ZE42/Al复合板界面微观组织和该复合板在5.0%Na Cl(质量分数)水溶液中腐蚀行为的影响。实验结果表明:Al/ZE42/Al复合板经退火处理后,界面区域发生Mg和Al等元素的互扩散,界面扩散层包含2个反应层,靠近ZE42镁合金一侧的反应层为Mg_(17)Al_(12)相,靠近Al板一侧的反应层为Al_3Mg_2相,随着退火温度的升高或者保温时间的延长,ZE42/Al界面扩散层的厚度增加,ZE42镁合金发生了再结晶组织转变;退火热处理没有明显改善Al/ZE42/Al复合板的耐腐蚀性能,提高了腐蚀速率,其腐蚀机制为复合板边部向内部扩散而导致的电偶腐蚀加剧。     

热处理对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响

研究了不同热处理方式对消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属界面组织的影响,探索适合Al/Mg双金属铸件的热处理新工艺。结果表明,均匀化退火+空冷的热处理方式会使Al/Mg双金属界面层产生裂纹缺陷,主要由于在较快的冷却速度下,基体和界面金属间化合物的膨胀系数不同,界面处应力较大,易开裂;而均匀化退火+炉冷的方式下Al/Mg双金属界面层未产生裂纹缺陷,且在Al基体和Al_3Mg_2+Mg_2Si反应层间产生了一个由Al(Mg)固溶体+Mg_2Si组成的新扩散层。随着均匀化退火时间的增加,新的扩散层厚度不断增加,界面处Al_(12)Mg_(17)+δ-Mg共晶反应层的δ-Mg晶粒尺寸逐渐增大,镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相不断固溶到初生相中。多级均匀化退火+时效处理相比于单级均匀化退火更能使界面层的组织和成分均匀,并促使镁基体中的Al_(12)Mg_(17)相呈细小层片状析出。     

等通道转角挤压制备7075Al/AZ31复合板界面组织及结合强度

在573 K,通过等通道转角挤压成功制备了7075Al/AZ31复合板,并采用SEM、EDS、XRD和剪切实验研究了挤压道次及退火温度对复合板界面层组织和性能的影响及剪切断裂面的组成。结果表明:1道次等通道转角挤压制备的复合板界面处形成厚度为20μm均匀致密的扩散层,由Al_3Mg_2相和Mg_(17)Al_(12)相组成,Al_3Mg_2相层厚(17μm)是Mg_(17)Al_(12)相层厚(3μm)的5.6倍。2道次等通道挤压后,扩散层厚度无变化,但是出现了裂纹,剪切强度大幅下降,剪切断裂面发生在Al_3Mg_2相层。复合板界面层在473 K退火,扩散层厚度无变化,裂纹无改善,剪切强度略有提高;573 K退火,复合板扩散层中的Al_3Mg_2相层和β-Mg_(17)Al_(12)相层均急剧增厚,微裂纹被焊合,剪切强度均大幅下降。在相同处理状态下,1道次ECAP复合板剪切强度均高于2道次ECAP复合板,473 K退火处理后,强度高出30.11%。573 K退火处理后,强度高出12.4%。故利用等通道转角挤压法制备7075Al/AZ31复合板,1道次比较合适,扩散层退火温度不宜超过473 K。     

等通道转角挤压制备7075Al/AZ31复合板界面组织及结合强度北大核心CSCD

在573 K,通过等通道转角挤压成功制备了7075Al/AZ31复合板,并采用SEM、EDS、XRD和剪切实验研究了挤压道次及退火温度对复合板界面层组织和性能的影响及剪切断裂面的组成。结果表明:1道次等通道转角挤压制备的复合板界面处形成厚度为20μm均匀致密的扩散层,由Al_3Mg_2相和Mg_(17)Al_(12)相组成,Al_3Mg_2相层厚(17μm)是Mg_(17)Al_(12)相层厚(3μm)的5.6倍。2道次等通道挤压后,扩散层厚度无变化,但是出现了裂纹,剪切强度大幅下降,剪切断裂面发生在Al_3Mg_2相层。复合板界面层在473 K退火,扩散层厚度无变化,裂纹无改善,剪切强度略有提高;573 K退火,复合板扩散层中的Al_3Mg_2相层和β-Mg_(17)Al_(12)相层均急剧增厚,微裂纹被焊合,剪切强度均大幅下降。在相同处理状态下,1道次ECAP复合板剪切强度均高于2道次ECAP复合板,473 K退火处理后,强度高出30.11%。573 K退火处理后,强度高出12.4%。故利用等通道转角挤压法制备7075Al/AZ31复合板,1道次比较合适,扩散层退火温度不宜超过473 K。     

退火温度对LZ91/AA1050叠轧复合板材组织与性能的影响

对AA1050合金和LZ91合金实施了1道次累积叠轧加工,形成LZ91/AA1050叠轧复合板材,并在200、250和300℃进行1 h的退火处理,利用拉伸试验机、SEM、TEM和XRD研究了后续退火温度对接合面剥离强度和显微组织的影响。结果表明:300℃退火试样的接合面处扩散层较厚,剥离强度最高,达到54 N/cm;在300℃退火处理试样的结合面处靠近AA1050侧,生成了厚约2μm的FCC-Al_3Mg_2化合物,化合物中还析出少量粒径约50 nm的BCC-Al_(12)Mg_(17)化合物,导致该处扩散层中Mg和Al元素含量波动较大。     

室温累积叠轧Mg/Al多层复合板材织构演变(英文)

以商业纯Mg、纯Al板材为初始材料,采用累积叠轧法(ARB)在室温下成功制备出Mg/Al多层复合板材。在累积叠轧过程中,复合板材中Mg层和Al组织随着循环次数的提高而细化。通过中子衍射技术对复合板材的织构进行测试后表明:在初始复合后的Al/Mg/Al三明治复合板材中,Mg层和Al层主要织构类型均为剪切织构。而在后续的累积叠轧过程当中,由于其工艺特点,导致Mg层和Al层中轧制织构组分出现,最终Mg层主要呈现出典型轧制织构而Al层则表现出以轧制织构组分为主并伴有剪切织构的混合织构类型。     

温轧钛/铝复合板退火过程的组织与性能

借助扫描电镜、撕裂试验以及高速冲击试验研究了温轧钛/铝复合板600℃退火热处理过程界面化合物生长动力学、界面结合强度以及高速冲击应力-应变曲线的变化规律。退火热处理过程中Ti Al3是钛铝界面生成的唯一中间相,且该相的生长指数n=0.66,600℃保温0.5 h钛铝界面已生成连续的中间相。随着保温时间的增加,中间相厚度增加;而界面结合强度随着中间相厚度的增加而降低;高速冲击时钛/铝复合板应力-应变曲线的趋势一致,但是钛铝中间相厚度4.0μm的应力比中间相厚度0.5μm的略大,中间相厚度4.0μm应力-应变曲线面积为181.64 J/m3,而中间相厚度0.5μm时的面积为167 J/m3。     

Mg/Al真空扩散焊接头界面的显微组织和力学性能

对Mg/Al异种金属进行真空扩散焊接,采用SEM和XRD等手段分析接头界面微观结构和相成分,研究Mg/Al界面组织结构的演变规律,测试接头的抗弯强度。结果表明:真空扩散焊接能够实现Mg1/Al1060的连接;扩散焊接过程中,界面发生扩散反应生成中间相Mg_2Al_3和Mg_(17)Al_(12),且Mg_2Al_3相生长速率要快于Mg_(17)Al_(12)相;中间相由初始的岛状组织,经纵向长大相互连接,最后形成均匀平直的扩散反应层;接头最高抗弯强度为36.3MPa,断裂发生在扩散反应层,属于准解理断裂。     

高周期累积叠轧法制备Mg/Al多层复合材料

采用累积叠轧法(ARB)对Mg/Al多层板材进行高周期ARB变形,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了Mg/Al多层板材在ARB变形过程中的微观组织,并在拉伸试验机上测试板材的室温抗拉强度并通过扫描电子显微镜(SEM)观察拉伸试验后的断口形貌。结果表明,随着叠轧周期数的增加,Mg/Al多层复合材料层界面处生成并长大的金属间化合物明显细化,该化合物会逐渐呈连续多层状分布,同时也提高了层界面的结合程度。不过,Mg/Al多层复合材料的抗拉强度在叠轧过程中却呈现出不规则的变化趋势。     

全包覆1060/AZ31/1060复合板的界面组织

采用搅拌摩擦焊结合热轧法制备了全包覆1060/AZ31/1060复合板,通过Deform-3D有限元分析了道次压下量和热轧温度对复合板中间层镁板的边部损伤的影响,并研究了不同退火温度和时间对界面扩散层的影响。结果表明:提高热轧温度、减小单道次压下量有利于降低中间层镁板边部损伤值,提高复合板质量;1060/AZ31/1060复合板经过退火处理后,界面区域发生镁和铝等元素的互扩散,镁铝界面层由机械结合变成冶金结合,靠近AZ31镁合金一侧反应层为Mg_(17)Al_(12)相,靠近铝板一侧为Mg_2Al_3,热处理过程中产生的第二相有Mg_(17)Al_(12)、Mg_2Al_3、Al_5Mg_(11)Zn_4和Al_6Mn相;热处理温度在400℃,在保温时间为8 h条件时,界面扩散层厚度能达到59.2μm。     

6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al对称复合板的组织与力学性能（英文）

在理论分析与模拟计算的基础上,通过热轧制备了6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al对称复合板,并对其组织结构和力学性能进行了研究。首先通过经典复合板理论计算得到了复合板中6061 Al的最佳包覆率,再通过有限元方法模拟得到了复合板的最佳压下率。依据理论分析和仿真计算得到了铝的最佳包覆率和复合板的最佳压下率,对6061 Al/AZ31B Mg/6061 Al复合板进行组坯,并在不同轧制温度、不同压下率和不同退火时间下进行了轧制实验,最后对实验得到的复合板进行了拉伸性能测试、微观组织和能谱分析。结果表明,在复合板的复合界面处的镁层中发现了再结晶晶粒,且界面上形成了由Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Al_3组成的金属间化合物;随着轧制压下率的增大,6061 Al/AZ31B Mg/6061Al复合板的抗拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度显著增大;随着轧制温度的升高,复合板的抗拉伸强度、延伸率和界面扩散厚度也增大;而随着退火时间的增加,复合板的抗拉伸强度降低,但界面扩散厚度增加。     

Texture Evolution of the Mg/Al Laminated Composite by Accumulative Roll Bonding at Ambient Temperature

以商业纯Mg、纯Al板材为初始材料,采用累积叠轧法(ARB)在室温下成功制备出Mg/Al多层复合板材。在累积叠轧过程中,复合板材中Mg层和Al组织随着循环次数的提高而细化。通过中子衍射技术对复合板材的织构进行测试后表明:在初始复合后的Al/Mg/Al三明治复合板材中,Mg层和Al层主要织构类型均为剪切织构。而在后续的累积叠轧过程当中,由于其工艺特点,导致Mg层和Al层中轧制织构组分出现,最终Mg层主要呈现出典型轧制织构而Al层则表现出以轧制织构组分为主并伴有剪切织构的混合织构类型。     

Al/Mg扩散层的形成规律和机理

采用镶嵌式扩散偶,在不同退火热处理条件下,对Al/Mg扩散层进行了研究.利用扫描电子显微镜和电子探针观察和分析了扩散层的形态和结构,从扩散、溶解与结晶角度探讨了扩散层的形成机理.结果表明,当580℃保温60 h退火处理后,在Al/Mg界面处形成厚度约265μm、结构为AL/Mg<,2>Al<,3>/MgAl/Mg<,3...     

金属间化合物对累积叠轧Mg/Al多层复合板材断裂过程的影响

本文采用分步拉伸观测的方法研究了累积叠轧Mg/Al多层复合板材中界面金属间化合物对复合板材断裂过程的影响。结果表明：在单向拉伸过程中,Mg/Al界面处金属间化合物导致了裂纹的萌生和扩展,从而导致Mg/Al界面的分离;在后续拉伸过程当中,由于Mg层强度较低,首先产生颈缩失效,致使整个样品提前断裂。     

金属间化合物对累积叠轧Mg/Al多层复合板材断裂过程的影响（英文）

采用分步拉伸观测的方法研究了累积叠轧Mg/Al多层复合板材中界面金属间化合物对复合板材断裂过程的影响。结果表明:在单向拉伸过程中,Mg/Al界面处金属间化合物导致了裂纹的萌生和扩展,从而导致Mg/Al界面的分离;在后续拉伸过程中,由于Mg层强度较低,首先产生颈缩失效,致使整个样品提前断裂。     

消失模铸造液-液复合Al/Mg双合金界面特征研究

通过设置铝隔层,利用消失模铸造实现了Al/Mg双合金的液-液复合。使用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了Al/Mg双合金界面的组织特征。结果表明,铝隔层成功阻止了液态合金混液,被完全熔化,与液态合金一起发生冶金反应。镁合金和铝合金实现了良好的冶金结合,形成了均匀的反应层,其中镁合金侧反应层是由Mg_(17)Al_(12)相和δ-Mg相组成的共晶组织,铝合金侧反应层由连续分布的Al_3Mg_2相和颗粒状的Mg_2Si相组成。     

LZ91/AA1050层状复合板材的显微组织及力学性能

利用累积叠轧焊制备了LZ91和AA1050相间隔的层状复合板材,采用拉伸机、光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了叠轧次数对该层状复合板材力学性能和显微组织的影响。结果表明,3次叠轧后两种板材层厚非常接近,LZ91层中的α相沿轧延力方向的平均粒径由2μm减小至0.3μm,叠轧晶粒细化效果不明显;随着叠轧次数增多,制备的LZ91/AA1050层状复合板材抗拉强度先增大后减小,3次叠轧材料抗拉强度、屈服强度和硬度(HV)最高,分别比未叠轧材料提高了42.11 MPa、71.93 MPa和16.5;累积叠轧LZ91/AA1050复合板材层间无新的金属间化合物生成。