摘要
镁合金材料具有质轻、比强高、减震性优异和资源丰富等特点，使其应用前景十分广泛。但由于其室温成形困难、耐腐蚀性差，阻碍了其应用范围的扩大。因此考虑在镁合金表面覆铝的方法，制备镁/铝复合板，来改善镁合金的表面性能和使用性能。结合镁合金复合材料制备工艺，采用爆炸焊接+轧制复合制备复合板，先由爆炸焊接制备复合板粗坯，后经轧制复合获得综合性能较好且厚度较薄的镁/铝复合板。本课题通过爆炸焊接+轧制复合制备镁/铝复合板，对复合板的轧制工艺进行研究，确定可获得表面质量高、性能较好的薄板的轧制工艺方案，并对复合板轧后热处理进行探究，在一定程度上为后续的实际生产和板料成形提供技术支持。 本文首先通过爆炸焊接工艺，优化爆炸工艺参数，成功制备出厚度约为12mm的AZ31B/6061爆炸复合板，对爆炸复合板进行界面和组织观察。复合板结合界面呈正弦波形，在镁合金侧形成与结合界面呈45°夹角的绝热剪切带，镁合金中心出现大量孪晶组织。显微硬度检测结果显示，由于爆炸载荷作用引起塑性变形硬化，复合板界面显微硬度明显高于两侧组元金属材料。 为消除爆炸复合引起的加工硬化，并消除镁合金侧形成的绝热剪切带，轧制前对复合板进行轧前热处理。热处理后可以有效消除爆炸后引起的加工硬化现象，镁合金侧绝热剪切带消失，复合板的整体硬度值降低，且两侧金属显微硬度值分布较为均匀。选择轧前热处理条件为350℃~400℃保温5min，即可消除爆炸复合后的加工硬化现象，镁合金再结晶程度较高，晶粒尺寸较为均匀，又可避免结合界面扩散层厚度过大，降低界面结合强度，对后续轧制产生不利影响。 复合板以不同压下率进行首道次轧制，轧后复合板表现出不同程度的翘曲和边裂；在30％的压下率时，复合板较为平直，协调变形性较好。随着压下率的增加，镁合金侧再结晶程度增加，晶粒得到细化，复合板的抗拉强度逐渐增加，最大可达到300 MPa。采用ABAQUS有限元软件对复合板的首道次轧制过程进行模拟分析，模拟结果显示，模拟结果与实验结果基本吻合，可以很好地预测复合板在轧制过程中边裂的产生条件，对实际轧制有一定的指导作用。 对爆炸复合板在400℃、5道次轧制，道次压下率均为30％，每道次轧前保温条件为400℃、5min，板厚减为2.14 mm，复合板结合界面无裂纹，未出现边裂，表面质量良好。轧后复合板进行退火处理，以满足后续成形应用。在不同的退火条件下，结合界面扩散层变化差异较大，温度较低时，扩散层厚度变化不明显，随着退火温度增加，扩散层厚度增加较快，在400℃、2h时，扩散层厚度达到100μm。轧后复合板具有良好的力学性能，热处理条件为200℃、2h时，复合板的抗拉强度和伸长率达到最大，分别为285MPa和24.5％。当热处理温度增加时，由于界面金属间化合物层的存在，复合板的力学性能呈下降趋势。
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