熱壓法制備鎂鋁復(fù)合板的層界面組織與性能研究
時(shí)間：2019-06-13
作者：無(wú)錫不銹鋼板
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與其他金屬材料相比，鎂及鎂合金有很多突出的工藝及性能特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車、通信、電子和航空等行業(yè)。然而腐蝕是鎂及鎂合金存在的主要問題之一，長(zhǎng)期以來(lái)極大地限制了鎂合金在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使鎂合金的優(yōu)良性能得不到發(fā)揮。鋁密度低，氧化膜比較致密、耐蝕性優(yōu)良，因此采用鋁板包覆在鎂合金表面可制備出同時(shí)兼具鎂合金與鋁板材性能優(yōu)勢(shì)的層狀復(fù)合材料。真空擴(kuò)散焊是常見的鎂鋁復(fù)合方法之一，但是一般要求較高的真空度和較長(zhǎng)的時(shí)間。最近，鎂合金與鋁合金采用角度爆炸焊，實(shí)現(xiàn)了鎂鋁復(fù)合，但爆炸焊所用的鋁基體較厚，作為鎂合金表面防腐不適用。有研究表明，在大氣環(huán)境下，采用熱壓法，通過添加中間層材料，保溫保壓2h可實(shí)現(xiàn)鎂鋁異種金屬連接。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文對(duì)加熱方式進(jìn)行改進(jìn)，將熱壓壓頭與試樣直接接觸，保溫保壓1min，成功制備了鎂鋁層狀復(fù)合板。
鎂合金基體為AZ31B，覆蓋層為純鋁1050。中間層為鎂鋁共晶合金粉末：Mg-31at%Al和Mg-62at%Al，合金粉末經(jīng)100目篩選，直徑小于0.15mm。將AZ31B和純鋁分別切割成100mm×100mm×2mm、100mm×100mm×0.8mm，并用600#SiC砂紙機(jī)械打磨光潔。中間層粉末均勻鋪在AZ31B與純鋁之間。待壓頭升至指定溫度，將組合好的試樣放于壓頭下，并將壓頭壓下，保持AZ31B與純鋁之間有30MPa壓力，在此溫度持續(xù)30s后，切斷壓頭電熱絲電源，繼續(xù)保持壓力30s后，升起壓頭，取出試樣。其中中間層為鎂鋁共晶合金粉末I(Mg-Al31at%)時(shí)，壓頭溫度升至480℃，制備試樣A；中間層為鎂鋁共晶合金粉末II(Mg-Al62at%)時(shí)，壓頭溫度為500℃，制備試樣B。
以鎂鋁共晶合金粉末Mg-31at%Al和Mg-62at%Al作為中間層，分別在460、480℃熱壓30s，在壓力30MPa持續(xù)60s，在大氣環(huán)境下可實(shí)現(xiàn)AZ31B與純鋁板的連接。當(dāng)中間層粉末為Mg-31at%Al，熱壓溫度為480℃時(shí)，連接界面抗拉強(qiáng)度可達(dá)24MPa。中間層與兩側(cè)基體發(fā)生明顯擴(kuò)散，使中間層與兩側(cè)基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。連接界面處較厚的金屬間化合物層是連接界面強(qiáng)度的薄弱位置。