鋁鎂雙金屬等溫復(fù)合擠壓工藝及組織性能研究.pdf

1、本文基于Deform2D有限元模擬軟件，對1100鋁和AZ31B鎂合金異種雙金屬在不同工藝參數(shù)條件下的復(fù)合擠壓成形進行模擬分析，包括零件的變形情況、溫度場演變，變形過程中損傷值變化、等效應(yīng)力應(yīng)變分布以及行程-載荷關(guān)系等，并分析關(guān)鍵工藝參數(shù)對復(fù)合擠壓成形的影響，通過對模擬過程中最大損傷值，擠壓成形載荷以及溫度分布的研究發(fā)現(xiàn)擠壓速率和擠壓溫度對成形影響較大，在1-5mm/s范圍內(nèi)隨著擠壓速率增大，最大損傷值呈現(xiàn)減小后增大趨勢，溫升值隨著擠壓

2、速率增大而顯著增大。隨著擠壓溫度升高，最大損傷值則呈減小趨勢。而擠壓溫度越低，坯料在擠壓過程中的溫度升高值越大，擠壓溫度和擠壓速率對成形載荷的影響不顯著。
　　最后基于模擬研究分析結(jié)果以最大損傷值以及成形過程中溫度分布均勻性為評判指標(biāo)，確定成形工藝參數(shù)為擠壓速率2mm/s，擠壓溫度470℃。在此工藝參數(shù)下對鋁鎂雙金屬進行復(fù)合擠壓實驗，得出的鋁鎂復(fù)合擠壓棒材外層復(fù)合連續(xù)，無明顯缺陷。
　　采用掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS

3、）分別對鋁鎂復(fù)合結(jié)合界面進行觀測分析，結(jié)果表明，在鋁鎂合金接觸區(qū)域反應(yīng)并生成了界面層，厚度約為400um。界面層內(nèi)在靠近AZ31B鎂合金基體的一側(cè)生成了新相Mg17Al12，在靠近1100鋁基體的一側(cè)生成新相Mg2Al3。電子背散射衍射（EBSD）結(jié)果顯示，新生成Mg17Al12相的晶粒尺寸為3-20um，Mg2Al3相的平均晶粒尺寸約為3-10um，復(fù)合外層鋁基體取向趨于均勻，有明顯加工織構(gòu)，而復(fù)合界面結(jié)合層區(qū)域晶粒取向各異，晶粒尺寸

4、大小也不均勻，說明復(fù)合材料界面是擴散反應(yīng)后形成，晶粒隨機生長。新生成相在晶界上有部分再結(jié)晶發(fā)生。
　　對結(jié)合界面進行剪切實驗，結(jié)合界面剪切強度約為23.4Mpa，對斷裂后的兩側(cè)分別進行X射線衍射分析和能譜分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩側(cè)斷裂面都存在相Mg2Al3，說明斷裂發(fā)生在Mg2Al3相層。同時顯微硬度測試結(jié)果顯示，在界面結(jié)合區(qū)域附近，AZ31B鎂合金的平均硬度約為55HV，1100鋁的平均硬度約為30HV，而新生成的Mg17Al12相層的