镁/铝复合薄带轧制成形工艺研究

针对镁/铝复合薄带在常规轧制成形过程中极易出现边裂和结合强度低等问题。以厚度为50μm的镁/铝复合薄带高质量成形为研究目标,探究了极薄尺寸复合带材的轧制工艺。实验时,以厚度均为1 mm的镁、铝合金板材组坯进行首道次轧制,后续各轧制道次间在300℃下适时保温1~3 min,经历17个轧制道次后,成功将镁/铝复合带材减薄至预期厚度。随后,对复合薄带的宏观形貌和界面微观组织进行了观察并测试了其拉伸性能,发现采用本工艺制备的复合薄带边裂轻微、结合紧密、界面连续,扩散层厚度约为4μm,抗拉强度为115.65 MPa,表明复合薄带具有良好的成形质量和力学性能。

退火时间对交叉波纹辊轧制Mg/Al复合板微观组织及力学性能的影响

利用自主设计的交叉波纹辊,对Mg/Al复合板进行热轧实验,测试其横向(TD)和轧向(RD)的抗拉强度,并研究了不同退火时间对复合板微观组织和力学性能的影响。结果表明,在总压下率为37.5%,退火温度250℃下分别退火2 h和4 h,结合界面生成了金属间化合物层(IMCs),靠近5052侧为Mg_(2)Al_(3)相,靠近AZ31B侧为Mg_(17)Al_(12)相,其厚度随退火时间的升高而增加;经过退火处理,复合板TD抗拉强度从309.33 MPa降低到276.06 MPa,RD抗拉强度从302.09 MPa降低到274.21 MPa,但是延伸率TD方向从5.25%增加到23.24%,RD方向从3.05%增加到22.74%,随着退火时间的增加,延伸率基本稳定。本研究为具有高性能Mg/Al复合板的制备提供了实验和技术参考。

点阵强变形轧制镁/铝层合板成形特性

针对镁/铝层合板轧制过程中存在结合强度低、翘曲和边裂严重等技术难题,研究了基于点阵强变形轧制(Lattice severe deformation rolling,LSDR)原理以波纹辊对其一道次轧制成形。借助有限元数值计算分析了金属板材在复杂辊缝下的塑性流动规律和成形特点,并进行了轧制实验。结果表明:LSDR原理轧制镁/铝层合板时,波纹辊能够对难变形的镁合金及结合界面处产生点阵状分布的局部强非均匀变形作用,增强镁合金沿轧向(Rolling direction,RD)和横向(Transverse direction,TD)的塑性流动,并在结合界面处产生更大的剪切应力。相较于传统平轧,LSDR原理轧制所得镁/铝层合板的抗拉强度、拉剪强度和抗弯强度均有提高,其中拉剪强度最大增幅达77%;并且结合界面均匀可靠,产生约5μm厚的扩散层。研究内容为高质量镁/铝层合板的制备提供了有价值的参考。

波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响

采用传统方法轧制Cu/Al层合板的过程中易出现翘曲变形,新型波纹辊轧制对改善其翘曲变形具有积极作用,为探究波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板的翘曲的影响规律,借助数值模拟方法,研究了轧辊波纹幅值与周期对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响。结果表明:对于给定初始厚度的Cu/Al层合板,其翘曲曲率随着波纹幅值的增大先减小后增大,随着波纹周期的增大而增大,其中,波纹幅值为0.2 mm、波纹周期为πmm的波纹辊轧制的Cu/Al层合板的翘曲曲率最小。研究结果可为制备高板形质量的Cu/Al层合板提供技术参考。

点阵强变形轧制镁/铝层合板波纹结合界面的形成

点阵强变形轧制(LSDR)原理对解决镁/铝层合板轧制过程中存在的结合强度低、翘曲和边裂严重等技术问题有明显优势,然而关于波纹结合界面的形成机理及特征尚缺少研究。通过有限元数值模拟分析了LSDR原理轧制下波纹辊对层合板的强非均匀变形作用,解释了波纹结合界面的形成特点和沿界面应变的分布规律,并通过轧制实验进行了验证。结果表明:LSDR原理轧制镁/铝层合板时,组元板尤其是镁合金板沿轧向(RD)和横向(TD)均经历了两次周期性变形,促使结合界面处沿两方向形成波纹状结构,且沿RD的波纹周期略大,沿TD的波纹周期略小。沿RD和TD的波纹结合界面形成特点和形态的不同,导致两方向的金属间化合物层分布与力学性能存在差异。研究内容为深入探索LSDR原理及制备高性能的镁/铝层合板提供了实验参考。