1060/6061铝合金层状复合板轧制工艺与组织性能研究

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金属层状复合板材料是利用复合技术将两种或者两种以上不同理化性能的金属板材进行分层组合而获得的一类新型金属复合材料。它传承了各组元的优良性能,弥补了各组元的不足。研究复合过程中各铝层的厚度、厚度比变化规律对Al/Al复合板材轧制制度的制定具有重要的理论指导意义。制备兼具高强度与塑性的Al/Al多层复合板,为铝合金在工程上的应用提供进一步的理论指导与科学依据。本文采用热轧复合的方法制备了1060/6061铝/铝层状复合板,应用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机等先进分析仪器研究了轧制变形量和轧制温度对复合板力学性能、结合性能、界面显微组织及织构的影响。通过不同轧制温度和轧制变形量制备铝/铝层状复合板,比较分析其强度和结合性能来确定最佳轧制复合工艺。采用高温累积叠轧工艺制备1060/6061铝合金多层复合板材,使用拉伸试验机、金相显微镜研究了不同层数复合板材的力学性能和界面结合情况。对叠轧工艺制备出的复合板材分别进行了退火+冷轧或固溶时效处理,比较分析两种工艺处理后的板材性能。针对实验数据进行分析处理和讨论,得出结论如下:1060/6061铝/铝层状复合板能够结合的临界压下量为35%,在轧制温度400℃、轧制压下量40%~50%区间内能够获得最佳的界面结合效果。1060铝层和6061铝层的塑性变形对于温度的变化均不敏感。压下量低于40%时1060铝层的变形能力更强;40%~50%之间二者变形能力相当;压下量在50%以上时,则6061铝层的变形能力更强。轧制温度400℃时1060/6061铝/铝层状复合板的延伸率对于压下量的变化不敏感,主要还是受到轧制温度的限制。高温累积叠轧制备出的多层复合板材其抗拉强度从5层时的259 MPa增加到80层时的326 MPa;延伸率不断上升,在20层时到达最高10%,后又随着层数增加而下降,在80层时仅为6.4%。80层的叠轧板材退火+冷轧后其抗拉强度提升到了420 MPa,而总延伸率下降至1.27%。冷轧后的界面存在明显的第二相颗粒,板材在发生大塑性变形后,6061铝层出现了较强的塑性失稳现象。随着时效时间的延长,复合板材的强度呈现上升的趋势,在时效15 h时达到峰值226 MPa,后又随着时效时间的增加而降低;延伸率亦随时效时间的增加而增加,15 h和20 h时均在10%左右,25 h时下降,延伸率不足8%。对比退火+冷轧态板材和时效态板材的性能,结果显示:时效过程中Mg、Si原子扩散产生的第二相对板材强化的作用小于加工硬化效应。
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