Mg/Al多层复合板阻尼行为研究

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本文采用轧制变形工艺制备了单层纯镁和纯铝板材,采用轧制复合法制备了Al/Mg/Al三明治复合板,采用累积叠轧技术(ARB)在室温下进行不同道次轧制变形制备Mg/Al多层复合板材。采用光学显微镜研究复合板的显微组织变化,利用电子背散射(EBSD)技术对单层纯镁轧板的织构演变进行分析,利用扫描电镜研究了复合板的界面。采用拉伸试验机对板材的室温力学性能进行测试,利用机械动态分析仪(DMA-Q800)分析测试板材的阻尼性能。此外,本文还对复合板进行了退火处理,分析和探究了退火时间和退火温度对复合板组织、界面结合及阻尼性能的影响。对于纯镁轧板,随着轧制变形量的增加,晶粒越来越细小;板材的室温屈服强度和抗拉强度也明显增加。随着轧制变形量的增加,位错缠结增多,板材室温阻尼值逐渐降低。铸态纯镁板的阻尼-温度谱中存在三个内耗峰;轧制变形量较小时纯镁板中只存在一个明显的内耗峰,且该峰为晶界弛豫峰;轧制量达到80%的纯镁板材中存在两个内耗峰,其中P2为晶界弛豫峰,P3为再结晶峰。单层铝板的室温阻尼值随着铝板厚度的增加而增加;其阻尼-温度谱存在两个内耗峰,200℃左右的P1峰为弛豫峰,300℃左右的P2峰为再结晶峰。在室温下,将不同厚度的纯铝板材与镁板相叠合轧制出Al/Mg/Al三明治板材。不同Al/Mg/Al板的界面结合良好,主要为机械结合,且轧制变形量越大,界面结合越好。不同Al/Mg/Al三明治板的阻尼性能和力学性能都与三明治板中铝板含量有关,例如0.7Al/Mg/Al板中铝板含量较多且轧制变形量较大,屈服强度及抗拉强度较高。由于三明治板的室温阻尼应变谱主要受到板材中镁层的影响,故其阻尼应变谱变化趋势与单层镁板相同,即随着轧制变形量的增加而降低。三明治板的阻尼-温度谱中存在两个内耗峰,P1峰为弛豫峰,其激活能介于镁板和铝板激活能之间,P2峰为再结晶峰。200℃退火处理后,Al/Mg/Al板的界面结合增强,开始产生明显的扩散层,250℃退火后Al/Mg/Al板界面明显出现三个界面层:Al(Mg)/Al3Mg2、Al3Mg2/Al12Mg17、Al12Mg17/Mg(Al)。对于阻尼应变谱,随着退火温度的增加,低应变区阻尼值降低;而高应变区阻尼值快速增加,与晶粒长大有关。对于阻尼温度谱,200℃以上退火后P1峰降低,主要与铝层的弛豫峰降低有关;由于在300℃退火发生了再结晶,P2再结晶峰降低。在室温下,利用累积叠轧技术对三明治板进行不同道次轧制,轧制后界面平直,除了三道次轧制后出现局部颈缩现象。随着轧制道次的增加,ARB复合板中镁层的细小等轴晶比例增加,显微组织更均匀。随着轧制道次的增加,ARB复合板的屈服强度和抗拉强度也逐渐增加。由于轧制道次的增加,阻尼应变谱没有明显变化。ARB-2cycle复合板的阻尼温度谱中存在三个内耗峰,P1峰和P2峰为弛豫峰,P3峰为再结晶峰。相比于三明治板,3道次ARB变形复合板的界面结合更好。200℃退火处理后,界面明显扩散层;250℃退火后,界面生成了两种界面反应物。退火后复合板的室温阻尼性能明显降低,这与镁板中杂质原子的扩散、Mg/Al界面处Mg、Al原子的互扩散有关。200℃左右退火后,复合板阻尼温度谱中的P2弛豫峰明显降低,与退火后铝层弛豫峰降低有关,而150℃左右的P1弛豫峰与镁板的晶界弛豫峰有关;250℃退火发生了再结晶,因此P3峰移至高温且峰高降低。
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