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Al/Mg/Al叠层复合材料轧制复合工艺研究

徐希军  
【摘要】: Al/Mg/Al叠层复合材料结合了镁合金的密度小、比强度高、刚性好、阻尼减震性好以及铝合金抗蚀、价廉的优点,不仅节约了资源和能源,而且减轻了产品重量,提高产品性能,在航空、航天等领域具有广泛的应用前景。本文选用7075铝合金和Mg-12Gd-3Y合金作为研究对象,运用Gleeble-1500热模拟机分析合金的高温流变力学性能,建立合金的热加工图,确定最佳加工区域,最后采用热轧复合的方法制备Al/Mg/Al叠层复合板。通过分析复合板在不同轧制温度和轧制压下率下的剪切强度、拉伸强度,来确定最佳轧制复合工艺。通过对热处理后的界面分析和剪切强度测量,确定最佳退火温度和时间。研究结果表明: 7075铝合金和Mg-12Gd-3Y合金高温热压缩变形时存在稳态流变特征,流变应力随着温度的升高而降低,随着应变速率的增大而提高。7075铝合金和Mg-12Gd-3Y合金的高温变形受热激活控制,稳态流变应力可以用只包含Zener-hollomon参数的方程表示。 7075铝合金的最佳加工区域在温度为450~475℃、应变速率为0.01~20 s~(-1)的区域;Mg-12Gd-3Y合金的最佳加工区域在温度为450~500℃、应变速率为0.01~0.1 s~(-1)和5~20 s~(-1)的区域。一般来说轧机的速度属于高应变速率区域,所以初步确定复合轧制时的加工区域:温度为450~475℃,应变速率为5~20 s~(-1)。 确定了制备Al/Mg/Al复合板的最佳工艺:表面处理采用钢刷打磨的方法;组料形式采用端部铆接,采用外层7075铝合金板面积大于中间Mg-12Gd-3Y合金板的组料方法;轧制温度465℃(轧前复合板需在该温度保温半小时),轧制复合的变形量50%,轧后扩散退火温度350℃,退火时间2小时。采用以上工艺制备的Al/Mg/Al复合板具有最好的复合质量和最佳的综合性能。


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