Sc含量对6061/AZ31B复合板微观组织及性能的影响

以AZ31B作为基板、不同Sc含量(0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)进行合金化处理的6061液态金属作为浇覆材料,制备固-液铸轧6061/AZ31B复合板。采用光学显微镜、扫描电镜以及XRD分析合金的显微组织和相组成,并对其力学性能进行测试。结果表明,不同Sc含量下的复合板冶金结合界面厚度并未发生明显变化,均为5μm左右,但铝基体的晶粒明显细化。Sc含量为0.2%时,对铝基体晶粒细化效果最好,复合板表现出理想的力学性能,其中抗拉强度和剪切强度分别达到峰值234.841 MPa和70.032 MPa,较未添加Sc的合金分别提高了22.0%和69.3%。

轧制速度对6061/AZ31/6061复合板组织与力学性能的影响

在400℃和40%的变形量下,以不同轧制速度制备了6061/AZ31/6061复合板。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)观察不同轧制速度下6061/AZ31/6061复合板镁层显微组织的变化、界面形貌和元素分布。通过万能拉伸试验机测试以不同速度轧制的复合板的结合强度和力学性能。结果表明,复合板中AZ31/6061界面较为平直、结合良好。随轧制速度的提升,AZ31镁合金层动态再结晶程度逐渐提高,晶粒发生细化,复合板结合强度先上升随后略微下降,屈服强度和抗拉强度逐渐降低,而伸长率逐渐升高。

AZ31B/6061爆炸焊复合板平面应变压缩及轧制变形行为

采用爆炸+轧制工艺可以制备出较薄且表面质量较高的AZ31B/6061复合板,但AZ31B/6061爆炸焊复合板的轧制较难成功。本试验以平面应变热压缩对复合板的热轧进行物理模拟,通过轧前预热、AZ31B镁合金和6061铝合金的热压缩、复合板的平面应变压缩试验研究,选择出了合适的参数,成功地对复合板进行了轧制。结果表明,400℃5 min条件下压缩后的复合板在各压缩率下整体上包覆和"鼓肚"程度均比较小; AZ31B/6061爆炸焊复合板在400℃热轧温度下可以轧制成功,但不同压下率下轧制的复合板出现了不同程度的翘曲,且翘曲程度随着压下率的增加先减小后增大,30%压下率的复合板翘曲程度最小,平直度较高,无边裂,轧件质量良好。这种探究轧制参数的方法对于其他异种材料复合板也具有一定的参考价值。

退火温度对5052/AZ31B爆炸复合板组织与性能的影响

将5052/AZ31B爆炸焊接复合板在300℃、350℃及400℃下进行退火处理,并研究了退火前后复合板的组织和性能。结果表明:退火过程中镁元素易于向铝侧扩散,扩散层主要位于靠近界面的铝侧;随着退火温度的升高,形成的扩散层逐渐变厚;退火前界面处物相组成为Mg基体、Al基体、Mg_(2)Al_(3)和Mg_(17)Al_(12),退火温度为300℃、350℃和400℃时,物相组成不变;当退火温度从300℃提高到400℃时,复合板的抗拉强度逐渐下降,而断面收缩率和断后伸长率逐渐升高;对拉伸断口的分析表明,复合板铝侧为韧性断裂,镁侧为脆性断裂;经300℃、350℃和400℃退火后,复合板界面结合区剪切强度分别为50.88 MPa、33.15 MPa及19.50 MPa,明显低于退火前的剪切强度(98.44 MPa);经300℃、350℃和400℃退火后,复合板硬度分别为158.1HV、146.3HV及152.6HV,明显高于退火前的硬度(129.6HV),且镁侧硬度变化较大。退火后界面结合区的高硬度是由于在扩散层中有硬脆相金属间化合物Mg_(2)Al_(3)和Mg_(17)Al_(12)生成。

正挤压-弯曲剪切变形AZ31/6061复合板组织及性能研究

利用正挤压-弯曲剪切变形技术成功制备出AZ31/6061层状复合板。通过DEFORM-3D有限元模拟,分析了正挤压-弯曲剪切变形过程中复合坯料的变形行为;采用金相显微镜、扫描电镜和万能拉伸试验机等检测手段,研究了正挤压-弯曲剪切变形AZ31/6061复合板的微观组织及力学性能。研究结果表明:正挤压-弯曲剪切变形的对称性模具结构设计可有效协调复合坯料变形过程中的等效应变、应力以及金属流速。在380℃下挤压变形制备AZ31/6061复合板,镁合金发生完全动态再结晶,平均晶粒尺寸可细化至1~2μm,铝合金晶粒沿着挤压方向被拉长。挤压后层状复合板力学性能优良,抗拉强度高达256 MPa,断裂伸长率为20.5%。

镁铝爆炸复合板界面轧制变形行为的数值模拟

用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA研究了6061Al/AZ31B/6061Al爆炸复合板的界面轧制变形行为。分析了复合板轧制方向和宽度方向的界面节点在不同轧辊转速和相对压下率下最大等效应力和应变的变化规律,并进行了定量比较。模拟结果表明:不同轧制条件下,镁铝复合板界面各节点的最大等效应变值和应力值呈现不同的分布特点。最大轧制力随相对压下率和轧辊转速而变化。在轧辊转速30 r/min、相对压下率20%时,可以获得较好质量的轧制复合板。结果能为镁铝爆炸复合板的轧制工艺提供理论参考。

热压制备5052/AZ31B/5052三层复合板材的微观组织与力学性能

Al/Mg/Al复合板薄壁构件具有轻质、耐腐蚀的特点,是目前利用镁合金实现轻量化的有效手段,然而,在成形过程中Al/Mg界面极易发生开裂失效。采用直接热压法制备5052/AZ31B/5052三层复合板,结合光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪及万能材料实验机等分析测试手段,研究了5052/AZ31B/5052复合板的微观组织和力学性能。实验结果表明:在400℃、20 MPa、保温2 h条件下,可以制备出界面结合良好的复合板,其抗拉强度为233. 0 MPa、伸长率为14. 0%。界面结合处形成不同厚度的Mg17Al12相和Mg2Al3相扩散层,拉伸实验过程中靠近5052铝合金板材的扩散层与基体金属发生开裂。此外,复合板中的AZ31B镁合金板材晶粒尺寸由4. 02μm变为5. 57μm。此研究可为实现5052/AZ31B/5052三层复合板制备与成形一体化奠定理论与工艺基础。

铝/镁双金属铸造复合材料的组织与性能

以6061铝合金为液态浇注金属,以AZ31B镁合金为固态基板,采用固−液复合铸造法制备了Al/Mg双金属复合材料。研究了6061铝合金熔体浇注温度对复合材料界面组织、宽度、相组成和力学性能的影响。结果表明:随着6061铝合金液浇注温度的升高,复合材料界面过渡区宽度增加,从360μm增加到1120μm,且金属间化合物体积分数增加;当6061铝合金液的浇注温度在660~700℃时,可获得良好的6061和AZ31B双金属冶金结合界面;界面附近可分为五个不同区域,铝合金基体区,镁合金基体区,靠近铝合金侧区域主要由α(Al)和Al_(3)Mg_(2)相组成,靠近镁合金侧区域主要由α-Mg和Mg_(17)Al_(12)相组成,中间过渡区由Mg_(17)Al_(12)和Al_(3)Mg_(2)相组成,在中间过渡区中发现了AlMg_(4)Zn_(11)相,该相可以有效提高复合材料的结合性能;当6061铝合金液浇注温度为680℃时,复合材料界面强度达到最大,其中剪切强度为39 MPa,抗拉强度为49.5 MPa。

铝、镁异种合金点焊接头力学性能分析

6061铝合金具有加工性能极佳、优良的焊接性、良好的抗腐蚀性,因此被广泛应用于汽车车体结构件材料;AZ31B镁合金具有良好的机械性能,并作为汽车轻量化的主要材料之一,也被广泛应用在汽车制造领域中。文章通过试验(含对比试验)分析在点焊过程中铝、镁异种合金接头的力学性能如何,找出原因并提出改善措施。