累積疊軋純Mg及Mg-Al多層復(fù)合板材的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能.pdf

1、本文針對鎂合金板材的低彈性模量、低強度、較差的耐蝕性等問題，采用累積疊軋技術(shù)（ARB）在不同工藝下制備了純Mg板材，純Mg/AA5052以及純Mg/AA1050多層復(fù)合板材。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等方法，研究了ARB板材的顯微組織演變和界面結(jié)構(gòu)；采用中子衍射，EBSD等方法研究了ARB板材中的宏觀，微觀織構(gòu)演變規(guī)律；并進而探討了ARB板材的力學(xué)性能與組織演變的關(guān)系。
　　對ARB純Mg板材的研究表明：純Mg板材晶粒細化

2、主要發(fā)生在初始循環(huán)中，晶粒并不能隨著ARB循環(huán)次數(shù)的提高而逐步細化，后續(xù)ARB循環(huán)只能使組織更加均勻。動態(tài)再結(jié)晶，ARB循環(huán)間對板材的重新加熱保溫是導(dǎo)致 ARB過程中純Mg晶粒細化不明顯的主要原因。ARB純Mg板材織構(gòu)類型仍然為典型的Mg合金軋制織構(gòu)，織構(gòu)強度基本不隨ARB循環(huán)次數(shù)的提高而發(fā)生明顯改變；結(jié)合界面的引入并不能有效改變復(fù)合板材織構(gòu)類型。板材強度基本不隨ARB循環(huán)次數(shù)的提高而發(fā)生明顯改變。后續(xù)變形仍然是改善 ARB純 Mg板材

3、界面結(jié)合強度的必需手段。
　　高溫下制備的ARB純Mg/AA5052復(fù)合板材中Mg層晶粒尺寸基本不變，Al層晶粒有所細化。ARB過程當(dāng)中，Al層厚度和Mg層的厚度隨著應(yīng)變量的增加而逐漸降低，界面結(jié)合良好。純Mg/AA5052復(fù)合板材中Mg層織構(gòu)類型為軋制織構(gòu)，而Al層織構(gòu)為變形織構(gòu)組份為主導(dǎo)，剪切以及再結(jié)晶織構(gòu)并存的混合織構(gòu)類型。三次循環(huán)后復(fù)合板中Mg層基面織構(gòu)強度降低以及Al層中變形織構(gòu)組份強度下降。復(fù)合板材的強度隨著ARB循環(huán)

4、次數(shù)的上升而逐漸上升，而經(jīng)過三次ARB循環(huán)的多層復(fù)合板材延軋向強度出現(xiàn)明顯下降。Mg/Al界面處大量開裂的金屬間化合物以及 Al層延軋向斷開是導(dǎo)致復(fù)合板材強度下降的主要原因。
　　純Mg/AA1050復(fù)合板材在室溫ARB過程當(dāng)中，兩組元保持了良好的變形協(xié)調(diào)性，各金屬層保持了較好的連續(xù)性，三次循環(huán)后復(fù)合板材中沒有出現(xiàn)明顯的“波浪”狀結(jié)構(gòu)。復(fù)合板材中Mg層晶粒尺寸基本不隨應(yīng)變量的升高發(fā)生明顯變化，Al層晶粒隨著ARB循環(huán)次數(shù)的上升而逐

5、步細化。三次循環(huán)后，Mg/Al界面處形成了厚度為150nm的Mg17Al12層。Mg和Mg17Al12之間存在一種確定的晶體學(xué)位相關(guān)系：[111] Mg17 Al12//[0110] Mg，(110) Mg17 Al12//(1011) Mg，兩者之間以半共格的原子匹配方式結(jié)合，結(jié)合強度較高，而 Al和Mg17Al12之間是否存在位相關(guān)系并不明顯。隨著ARB循環(huán)次數(shù)的上升，Mg層基面織構(gòu)強度逐漸上升，Al層逐漸形成以軋制織構(gòu)為主導(dǎo)，變形