熱壓法制備鎂鋁復合板的層界面組織與性能研究
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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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，廣泛應用于汽車、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，長期以來極大地限制了鎂合金在工程領域的廣泛應用，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兼具鎂合金與鋁板材性能優(yōu)勢的層狀復合材料。真空擴散焊是常見的鎂鋁復合方法之一，但是一般要求較高的真空度和較長的時間。最近，鎂合金與鋁合金采用角度爆炸焊，實現(xiàn)了鎂鋁復合，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可實現(xiàn)鎂鋁異種金屬連接。在上述研究的基礎上，本文對加熱方式進行改進，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，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，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)境下可實現(xiàn)AZ31B與純鋁板的連接。當中間層粉末為Mg-31at%Al，熱壓溫度為480℃時，連接界面抗拉強度可達24MPa。中間層與兩側(cè)基體發(fā)生明顯擴散，使中間層與兩側(cè)基體實現(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度的薄弱位置。