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本文采用高压扭转(HPT)制备了Mg/Al双层复合板材。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、背散射电子衍射(EBSD)技术分析了HPT变形后Mg/Al复合板截面以及界面的组织,研究了Mg、Al层靠近界面处的晶粒细化、界面形貌以及界面中间相的产生机理;采用显微维氏硬度计、纳米压痕仪测试了复合板Mg层、Al层和界面的硬度,并与HPT后的单层Mg、单层Al板进行了对比,综合分析了Mg、Al层的结合性能;通过微拉伸技术测试了复合板的拉伸性能;通过纳米压痕仪测试了复合板Mg层、Al层和界面的断裂韧性;利用闪光法测量了Mg/Al复合板在30~210℃的高温热扩散系数和热导率,并与纯Mg、纯Al板进行比较,揭示了温度与变形量对复合板热导率的影响。显微组织分析结果表明,HPT制备的Mg/Al复合板材的Mg、Al层具有超细晶组织,Mg、Al层晶粒尺寸随HPT变形量的增加而减小,变形量较小时,Mg、Al层晶粒尺寸分布不均,随着变形量的增大,Mg、Al层晶粒尺寸趋于均匀且尺寸趋于稳定。Mg/Al界面形貌随着变形量的逐渐增加,由平直逐渐变为曲折,Mg、Al层厚度也逐渐趋于不均匀状态,出现了Mg、Al层相互交融的情况,通过对比不同状态原始板料制备的Mg/Al复合板在HPT变形后的组织,发现界面形貌与原始板料的晶粒尺寸和织构有关。Mg/Al界面具有原子尺度的良好结合且不存在宽厚的脆性金属间化合物。在高压扭转过程中,Mg/Al界面首先形成厚度约为20nm的非晶扩散层,随着变形时间的延长,非晶界面层厚度增加并转变成了250nm厚的Mg17Al12中间相,将复合板退火后,Mg17Al12相的厚度增加,退火提供动力克服界面能,从而形成了Al3Mg2相。显微硬度分析结果表明,Mg/Al复合板中Mg、Al层显微硬度测试结果与相同扭转圈数HPT变形后的单层Mg、单层Al板基本一致,说明Mg/Al复合板的Mg、Al层在相同圈数HPT过程中的形变量与单层Mg、Al板基本一致,即Mg/Al复合板的Mg、Al层在HPT过程中无明显相对滑动。拉伸测试表明复合板的抗拉强度随变形量的增加而增强,断口分析表明复合板存在分层断裂现象,同时也发现Mg、Al层的结合性随变形量的增加而提高。断裂韧性测试反映出随着变形量增加,Mg层、Al层和界面三个位置断裂韧性的差异逐渐减小,证明变形量增大提高了复合板力学性能的均匀性。复合板界面及附近的纳米压痕硬度分析发现复合板界面的硬度较远离界面处的硬度值高,这主要受界面附近固溶原子的影响。热导率的测试结果表明,复合板的热导率随温度升高以及变形量的增加而降低。随着变形量的增加,一方面缺陷对电子的散射作用增强,另一方面变形造成Mg/Al界面增多,温度升高导致界面扩散层增厚,固溶原子对电子的散射作用也随之增强,两方面相耦合增大了复合板的热阻,降低了热导率。