累积叠轧mg%2fal复合板材界面及断裂行为的研究

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1、国内图书分类号：TG146.2学校代码：10213国际图书分类号：621.785密级：公开工学硕士学位论文累积叠轧Mg/Al复合板材界面及断裂行为研究硕士研究生：陈英时导师：郑明毅教授申请学位：全日制工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG146.2U.D.C:621.785DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINTERFACEANDFRACTUREEHAVIOROFMg/A

2、lLAMINATEDCOMPOSITESFABRICATEDBYACCUMULATIVEROLLBONDINGCandidate：ChenYingshiSupervisor：Prof.ZhengMingyiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：HarbinInstituteofTechnologyDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Insti

3、tution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文采用累积叠轧工艺（ARB）制备Mg/Al多层复合板材，研究不同厚度比的纯铝板和纯镁板对Mg/Al多层复合板材的微观组织、Mg/Al界面、力学性能的影响，由此选择出最佳厚度比制备出的Mg/Al多层复合板材。采用退火处理工艺，分别研究退火温度和退火时间对Al/Mg/Al三明治板、ARB变形1道次和2道次Mg/Al复合板材的微观组织、Mg/Al界面、力学性能的影响。采用光学显微镜、扫描显微镜、X衍射分析分别Mg层宏观，微观

4、组织演变，Mg/Al界面结构；采用拉伸测试、界面剪切测试和硬度测试研究ARB变形Mg/Al复合板材的力学性能；并且深入研究了细化机制、强化机制、扩散机制和变形断裂机制。在室温条件下，采用累积叠轧工艺制备不同厚度比纯铝板和纯镁板的Mg/Al多层复合板材，Al/Mg/Al三明治复合板材的界面平直，结合较好，ARB变形3道次后，采用0.4mm厚纯铝板材制备的Mg/Al复合板材的Mg/Al界面平直，只是在中心区域Al层出现了局部颈缩。Mg层晶粒出现双尺寸结构，大尺寸晶粒分布于未剪切区域，小晶粒尺寸分布于剪切区域。ARB变形1道次

5、后，晶粒发生了明显的细化和均匀化，随ARB变形道次增加，晶粒细化程度不明显，晶粒分布更加均匀。随着ARB变形道次的增加，Mg/Al复合板材抗拉强度和屈服强度也逐渐上升，各向异性明显，Mg层和Al层硬度随着道次的增加也逐渐上升，断裂之后呈现典型的韧性断裂特征。Al/Mg/Al三明治复合板材采用相同时间60min，不同温度退火处理，Mg层晶粒平均尺寸先变小，后增大，原因是发生了再结晶和再结晶晶粒长大现象。采用相同温度200℃，不同时间退火处理，Mg/Al界面扩散层厚度随着退火时间的增加而逐渐变宽，但是未出现明显的扩散梯度和金

6、属间化合物。在退火温度250℃，退火时间60min下，Mg/Al界面出现了扩散梯度和金属间化合物，分别是Al3Mg2和Al12Mg17，靠近Al一侧为Al3Mg2，靠近Mg一侧为Al12Mg17，界面区还存在两种固溶体Al(Mg)和Mg(Al)，存在三个界面Al(Mg)/Al3Mg2,Al3Mg2/Al12Mg17和Al12Mg17/Mg(Al)。扩散生长方式是抛物线生长。研究发现，经过退火温度为200℃，退火时间为60min后，Al/Mg/Al三明治复合板材的抗拉强度和屈服强度，Mg/Al界面剪切强度最高，综合性能最佳

7、，原因主要与晶粒的细化和均匀化程度有关，同时也与Mg/Al界面的扩散程度有关。经过温度250℃60min退火处理后，在ARB变间断的界面反应物层，在ARB变形2道次后的Mg/Al界面出现了明显的连续界面反应物层，扩散层中金属间化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文合物分别是Al3Mg2和Al12Mg17。ARB变形道次增加，变形量也逐渐增加，储存能逐渐增加，促使Al原子和Mg原子更加快速扩散，是导致产生这种差异的主要原因。ARB变形1道次和2道次的Mg/Al复合板材在经过温度250℃，时间60min退火处理后，Mg层和A

8、l层的硬度值发生了明显的下降。原因主要是Mg/Al界面产生了Al3Mg2和Al12Mg17，这两种金属间化合物是高脆硬质相，严重影响着材料的强度、硬度和延伸率。关键词：Mg/Al复合板材；累积叠轧工艺；退火处理；界面结构；微观组织；力学性能-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAccumulative