多道次热辊轧制Al/Mg层状复合板材结合面特性

为研究热辊轧制对层状复合材料组织性能的影响,本文采用多道次热辊轧制工艺制备了Al/AZ31B/Al多层复合板材,通过OM、XRD、SEM及设计模具测试,分析了不同压下率、退火温度对复合板材界面微观形貌和结合性能的影响规律。结果表明：热辊轧制兼具变形和促进扩散层的形成双重作用,大压下率复合板材结合界面形成不连续的扩散层。随着压下率增加,结合面由平直逐渐呈显著的“波浪”型,相近的剪切坡度成对出现且角度相近,过大压下率导致异质材料变形过程难以协调,镁层厚度方向减薄明显的部分区域出现裂纹。退火后Al/Mg结合界面形成了更有效的冶金结合,随着退火温度的升高,扩散层厚度不断增加且有分层现象,金属间化合物为Al₃Mg₂(β相)和Mg₁₇Al₁₂(γ相)。剥离形貌为准解理断裂,退火温度过高时,板条状的金属间化合物变得更加粗大,两金属板材会从金属间化合物层开裂。在压下率为60%～70%,退火温度为200～250℃时有利于热辊轧制复合板材的结合强度提升。     

退火工艺对Zn/AZ31/Zn复合板材界面微观结构及力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用热轧工艺制备Zn/AZ31/Zn复合板材,研究退火温度与时间对板材界面微观组织及力学性能的影响。结果表明:退火温度对界面扩散层的形成影响较大,低温退火无法形成良好的界面扩散层,而在200℃退火,可获得由Mg4Zn7和MgZn2相组成的良好的冶金结合界面。较高的温度(300℃)导致界面脆性Mg2Zn11相的析出,而引发微裂纹。在同一温度下,退火时间的延长仅影响扩散层的厚度,对其相组成没有影响。退火处理使板材的强度降低,但是塑性有所提高,在200℃热处理1 h获得的复合板材综合力学性能较好。     

基于数值模拟和实验的Mg/Al复合管材成形工艺研究

目的 为了实现Mg/Al双金属管材的良好成形,提出了一种新方法,即将直接挤压和扩径剪切变形工艺相结合来制备具有良好性能的Mg/Al双金属管材,并探究挤压温度对Mg/Al复合管材成形过程的影响。方法 采用DEFORM–3D有限元软件对Mg/Al双金属管材成形过程进行模拟,以定量分析不同挤压温度对生产的复合管材的影响,并结合模拟结果了解共挤过程中铝和镁合金之间发生的材料流动和冶金反应特点。对挤出管材进行微观组织和力学实验表征。结果 仿真结果表明,由于材料特性的差异,挤压温度对挤压双金属结合性能的影响体现在多个方面,如挤压过程中原子扩散能、流动应力差异等。硬度测试结果表明,合理控制挤压温度可以在减小结合层厚度的同时提升基体材料的硬度。结论 由直接挤压–扩径剪切变形(DEES)工艺制备的Mg/Al双金属复合管材结合良好,结合界面无缺陷和裂纹。结合层厚度在390 ℃时最低,在420 ℃时最高,当挤压温度为390 ℃时,基材的硬度最高,应该合理控制挤压温度以获得更优性能的复合管材。DESS工艺可以有效细化晶粒,最终形成均匀细小的等轴晶。     

Fe3Al/18-8异种材料真空扩散焊工艺研究

研究了Fe3A1/18-8异种材料扩散焊中工艺参数对界面结合、接头变形状况和剪切强度的影响.采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分析了不同焊接工艺条件下Fe3Al/18-8异种材料扩散焊接头的显微组织特征.结果表明合适的扩散焊工艺参数为:加热温度1 020～1040℃,保温时间45～60 min,焊接压力12～15 MPa.     

累积叠轧制备的Cu/Al/Cu复合板材金属间化合物层演变及其对力学性能影响研究

目的 研究在不同温度条件下Cu(商业纯铜)/Al(AA1060)/Cu复合板材累积叠轧过程中界面金属间化合物层对材料性能的强化规律.方法 在不同温度条件下(350～500℃)累积叠轧制备Cu/Al/Cu层状复合板材,深入分析其界面金属间化合物层形状、元素分布及其对力学性能的影响规律.结果 金属化合物层的厚度随着轧制温度的升高逐渐增加,且随着轧制温度的不同,形貌呈现很大的差异.当轧制温度为350℃和400℃时,金属间化合物相对平整.轧制温度升高到450℃时,金属间化合物层呈现锯齿形,使该工艺条件下加工的材料同时具有较好的强度(273 MPa)和塑性(4.06％).结论 制备Cu/Al/Cu层状复合材料过程中,通过优化轧制温度这一重要轧制参数,能实现强度和塑性的综合提高.     

Mg/Al波纹复合板抗冲击性能研究

目的 比对波纹轧制结构和平面复合结构的Mg/Al复合板抗冲击性能与吸能机制.方法 采用波纹辊轧制工艺制备Mg/Al复合板,使用半球形铝合金弹丸对传统平面复合板与波纹复合板进行不同速度下的冲击试验研究,并对比分析2种复合板的损伤机理,探明波纹结构对复合板抗冲击性能的影响.结果 Mg/Al平面复合板抗半球形弹丸冲击的吸能机制主要是通过靶板的塑性变形、剪切破坏、拉伸断裂、分层破坏和弹丸与靶板间摩擦等形式来吸收能量.波纹复合板对冲击能量的吸收主要依赖靶板的局部塑性变形、沿着波纹方向的开裂、结合界面的分层以及弹丸与靶板间的摩擦耗能.结论 当冲击速度低于弹道极限速度时,波纹复合板的抗冲击性能优于平面复合板,高于弹道极限速度时,2种复合板的抗冲击性能和耗能程度相当.     

Ti/Al/Ni/Au在N-polar GaN上的欧姆接触

N-polar GaN以其特有的材料特性和化学活性日益受到研究者关注,而N-polar GaN上欧姆接触也成为研究的热点。以Ti/Al/Ni/Au作为欧姆接触金属,分析了N-polar GaN上欧姆接触的最优退火条件,并借助剖面透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线能谱仪(EDX)研究了金属和N-polar GaN之间的反应生成物。结果表明,当退火温度升高到860℃时,可得到比接触电阻率ρc为1.7×10~(-5)Ω·cm~2的最优欧姆接触特性。TEM和EDX测试发现,除了生成已报道的AlN,还会在界面处产生多晶AlO_x,两者共同作用会进一步拉高势垒,从而对N-polar GaN上欧姆接触产生不利影响。     

Fe/Al异质金属接头界面组织演变、生长动力学及力学性能

采用真空扩散连接方法研究Fe/Al异质金属接头界面组织演变规律、金属间化合物(intermetallic compound,IMC)生长动力学及力学性能。结果表明：焊接温度为550 ℃时,接头界面无IMC生成,当焊接温度超过575 ℃时,界面由Fe₂Al₅及少量FeAl₃ IMC构成,且随焊接温度升高IMC层迅速长大。在120 min保温时间条件下,接头剪切强度随焊接温度的升高先增加后降低,当焊接温度为575 ℃时,接头剪切强度达到最大值37 MPa。在550~625 ℃范围内,基于热力学分析得出Fe₂Al₅的吉布斯自由能ΔG_Fe-Al最低,而FeAl₃的ΔG_Fe-Al次之,在接头界面处IMC生成顺序为Fe₂Al₅→FeAl₃。Fe/Al接头界面IMC的生长随焊接温度呈抛物线规律,其生长激活能为282.6 kJ·mol^-1。在575,600,625 ℃条件下,界面IMC的生长速率分别为1.13×10^-14,3.59×10^-14,1.21×10^-13 m²·s^-1。     

异步轧制对钢/铝复合板组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜及材料拉伸试验机等研究了异步轧制工艺制备的钢/铝复合板的组织与性能,探讨了异步速比对复合板界面剪切强度的影响。结果表明,异步轧制工艺可在30%的临界压下率下实现钢/铝的有效初结合,板材的初结合强度高于同步轧制样品。复合板的界面剪切强度随异步速比的增加先增大后减小,最佳的异步速比为1.2～1.25。异步轧制过程可实现钢基体粗大柱状晶的破碎与晶粒细化,轧后的复合板在450℃退火1h后即可以使钢基体获得理想的软化效果,克服了同步轧制样品在温度超过500℃退火时界面易生成脆性金属间化合物的难题。复合板的反复弯曲次数可达10次。     

电子封装用Cu/Mo/Cu复合材料的工艺研究

研究了浸涂助复剂(铝基合金)和室温轧制工艺对Cu/Mo/Cu复合界面结合强度的影响,简述了Cu/Mo/Cu复合板室温轧制成形工艺过程,详细分析了表面和界面清理、初道次轧制临界变形率及热处理工艺等因素对复合板结合强度的影响.实验结果得出,钼板浸涂Al-Mn-Zn-Sn合金助复剂后的热处理温度为800～850℃;初道次轧制变形率为45%最佳;复合轧制后合适的退火工艺为450℃,保温60 min.     

钛网添加对镁/铝复合板微观组织和力学性能影响研究

目的 有效抑制镁/铝复合板界面处金属间化合物的形成。以钛网为中间金属夹层,研究它对镁/铝复合板微观组织和力学性能的影响。方法 利用复合轧制技术制备以钛网为中间金属夹层的镁/铝-钛复合板,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、万能试验机等对复合板退火前后的微观组织和力学性能进行表征和分析,系统研究中间层钛网对轧制态和退火态复合板微观组织、织构、拉伸性能、界面结合强度的影响规律。结果 中间层钛网均匀分布在镁/铝-钛复合板界面处,钛网的添加能有效抑制复合板退火过程中镁-铝金属间化合物的连续生长,减少金属间化合物的数量。与镁/铝复合板相比,钛网的添加对轧制态和退火态复合板中镁层和铝层的平均晶粒尺寸和织构类型的影响较小。与镁/铝复合板相比,钛网的添加降低了轧制态复合板的界面剪切强度和延伸率,但极大提升了退火态复合板的界面剪切强度、拉伸强度和延伸率。结论 中间层钛网的添加可有效减少复合板界面处金属间化合物的数量,提升退火态复合板的综合力学性能。     

层状镁/铝复合板轧制工艺研究进展

镁/铝复合板具有密度小、比强度高和耐腐蚀性好等优点,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域.轧制法是目前生产镁/铝复合板最为广泛的一种方法,该法设备简单、操作容易、成本低廉.介绍了普通轧制法、异步轧制法、爆炸+轧制法、累积叠轧法、固-液铸轧法、波-平轧制法6种轧制工艺,以及这些工艺在制备镁/铝复合板时的优缺点.波-平轧制工艺可以提高复合板的平直度,有利于板材后续加工成形.也研究了轧制温度、轧制压下率、轧制速度、轧后退火处理对镁/铝复合板力学性能的影响,镁/铝界面金属间化合物的形成因素,以及化合物层厚度对镁/铝复合板力学性能的影响.     

Effect of high temperature annealing and subsequent hot rolling on microstructural evolution at the bond-interface of Al/Mg/Al alloy laminated composites

Using a two-pass hot rolling process, Al(5052)/Mg(AZ31)/Al(5052) alloy laminated composite plates were fabricated. The first pass was performed at relatively low temperatures, and the second pass was performed at higher temperatures. No new phases formed at the bond interface after the first hot rolling pass. High temperature annealing with the annealing temperature at or above 300 °C caused the formation of continuous layers of the intermetallics Mg17Al12 and Al3Mg2 at the bond interface of Al(5052)/Mg(AZ31). The growth rate of the intermetallic layers increased with increasing the annealing temperature, while the incubation time decreased with increasing the temperature. A kinetic equation was developed to describe the growth of the intermetallic compound layers. The second hot rolling pass caused the break of the continuous intermetallic layers into fragments, which were intermittently dispersed at the bond interface.     

铝镁异种金属复合挤压成形及界面微观组织

基于Deform 2D有限元模拟优化挤压工艺参数,在挤压速率2mm/s,挤压温度470℃下对铝镁双金属进行复合挤压实验,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度测试以及电子背散射衍射(EBSD)对复合挤压件界面结合层进行微观组织观察与分析。结果表明:在铝镁合金接触区反应生成了界面层,层内新的物相为靠近AZ31镁基体一侧的Al_(12)Mg_(17)以及靠近铝基体一侧的Al_3Mg_2。Al_3Mg_2相显微硬度值最高,平均值约为210HV,Al_(12)Mg_(17)相平均硬度约为170HV,因而界面区硬度高于两侧基体母材,形成典型的脆硬结合层,电子背散射衍射(EBSD)结果显示,Al_(12)Mg_(17)相的平均晶粒尺寸为30μm,Al_3Mg_2相的平均晶粒尺寸约为20μm,复合界面结合层区域晶粒取向各异,晶粒尺寸大小也不均匀,而复合外层纯铝基体取向区域均匀,新生成相在晶界上有部分再结晶发生。     

Mg-Li-Al合金阻尼性能的研究

研究了MgLi4Al和MgLi8Al合金的阻尼性能,结果表明,Mg-Li-Al合金的阻尼性能随锂含量的增多和温度的提高而明显增高,其中MgAl8Al合金的室温阻尼性能达到Q1＝0．01的高阻尼值,MgLi8Al合金的阻尼明显大于MgLi4Al合金的阻尼是由于MgLi8Al合金相界阻尼的贡献。     

碳纳米管增强铝基复合泡沫的阻尼性能

通过填加造孔剂方法制备了碳纳米管（CNTs）增强铝基复合泡沫,采用热机械分析仪研究了测试温度、频率、外加振幅、泡沫的孔隙率和CNTs含量对其阻尼性能的影响,并分析了相关阻尼机制。结果表明:复合泡沫铝的阻尼性能随孔隙率和振幅的增大而提高,随着频率的增加而下降。在环境测试温度25~200℃范围内,复合泡沫的损耗因子变化较小;当温度高于200℃后,损耗因子随温度升高有明显的提高。CNTs的加入可以显著提高泡沫铝的阻尼性能,常温下3.0% CNTs增强的铝基复合泡沫的损耗因子达0.27,为泡沫铝的3.71倍。复合泡沫的阻尼机制主要为位错阻尼、晶界阻尼、孔隙阻尼、CNTs的本征阻尼和CNTs-Al间界面阻尼,其中本征和界面阻尼发挥了重要的增强作用。      

Effect of Ni interlayer on characteristics of diffusion bonded Mg/Al joints

Magnesium and aluminium were joined through diffusing bonding with a Ni interlayer prepared by plasma spraying for the first time. Examination of the microstructure and phase constitution of interfacial regions indicated that Mg–Al reaction was successfully prevented in the presence of the Ni interlayer. With the elevation of temperature, a reaction layer of Mg₂Ni intermetallic was formed at Mg/Ni interface but few Al–Ni intermetallic was generated at Al/Ni interface. The mechanical test results showed that the tensile strength of the Mg/Al joint was substantially improved compared to that of the direct joint of Mg and Al. A maximum value of 5.8?MPa was obtained at 420°C for the joint with Ni interlayer.     

Characterization of sputter deposited Au/Ni/Al multilayers on Si substrates

Multilayered Au/Ni/Al thin film metallization deposited by DC sputtering on n⁺Si substrates has been investigated. AES depth profiling was performed to reveal the concentration depth profiles of the Au/Ni/Al multilayers before and after annealing at different temperatures in the range 623-723 K. It was found that Ni aluminide layers begin to form during heat treatments at temperatures above 623 K. In addition to this process, Ni was found to diffuse significantly through the Au layer and segregates at the surface, proportionally to the increased annealing temperature. Consequently, the Ni oxidation process was found to take place thus causing the degradation of electrical contact. On the other hand Ni diffuses faster as well toward the Si/Al interface. No contamination traces at interfaces were observed. Electrical measurements of the metallized diode forward characteristics showed minor influence of the metallization heat treatment on the series resistance. Degradations were observed only in the reverse characteristics if the annealing was performed above 723 K.     

Damping behavior of Al/SiCP multilayer composite manufactured by roll bonding

High damping materials comprising good mechanical properties as structural materials and high damping capacity for vibration loading are the best solutions for vibration problem. In current study, functionally graded material from composite sheets with different percentages of reinforcement was manufactured by hot rolling process. The damping behavior of base alloy composite including different percentages of SiC particles and Al/SiC_P multilayer composite sheets was studied at room temperature conditions. The Al/SiC_P composites were found to exhibit higher damping capacity compared to Al alloy. The damping capacity increased by increase in the percentage of reinforcement. Furthermore, Al/SiC_P multilayer composite sheet provided higher damping capacity in comparison to Al alloy. Therefore, damping capacity enhanced by increasing the number of layers. The main source for damping behavior in composite materials is dislocation damping whereas in stepwise multilayer composite sheets, it comes from boundary conditions between layers.