镁/铝合金厚向结合板挤压连接工艺研究

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镁/铝合金固相连接一直是轻量化成形的研究热点。虽然传统焊接连接手段在现代镁/铝复合技术中占据主导地位,但在常规焊接过程中镁/铝合金易氧化、线膨胀系数大,以及大量脆性镁铝金属间化合物的生成等缺陷导致焊接难度增大,极大地限制了产业应用。而采用压力加工手段可以规避这些问题,在镁、铝金属发生塑性变形的同时实现固相连接,目前镁/铝复合构件的连接主要集中在径向和法向上,由于镁、铝在厚度方向上界面接触面积小,连接工艺难度较大,这个问题仍亟需解决。为此,本文提出一种在厚向上实现稳定连接的挤压工艺-镁/铝合金厚向结合板挤压连接法。该方法解决了镁/铝合金对焊接法的敏感性,引入的界面增加镁/铝之间的摩擦与法向应力,产生的剪切变形促进界面结合和晶粒细化,在单道次内达到连接-成形的功效;成形温度对基体组织和界面结构的影响较为重要,其会使镁基体组织发生明显细化,再结晶机制由连续动态再结晶和非连续动态再结晶主导,还会使铝基体组织整体拉长呈纤维状结构,软化机制由动态回复转为动态再结晶机制;随着成形温度升高,界面过渡层的组成由镁铝固溶体转变为镁铝金属间化合物,在390°C时的界面结合强度最大,达42 MPa;退火处理对该工艺后续的研究也较为重要,结果表明,退火温度对镁/铝合金厚向板界面结构的影响大于退火时间,经退火处理后,界面过渡层由单层结构变为由γ-Al12Mg17亚层和β-Al3Mg2亚层组成的双层结构,厚向结合板的界面结合强度随着退火时间的延长和退火温度的升高而有所降低;引入的智能算法对其界面结合强度进行优化预测,结果表明,获得的遗传神经网络模型具有一定的泛化能力。综上所述,镁/铝合金厚向结合板挤压连接法拓宽了现有在厚向上的固相连接工艺,为轻量化发展提供了一种新的制造手段。但该工艺尚处于基础研究之中,其内在结合机理及微观表征仍有待后续研究。
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