退火工藝對Zn/AZ31/Zn復(fù)合板材界面微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響
發(fā)布時間：2021-01-13 18:39
采用熱軋工藝制備Zn/AZ31/Zn復(fù)合板材,研究退火溫度與時間對板材界面微觀組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:退火溫度對界面擴(kuò)散層的形成影響較大,低溫退火無法形成良好的界面擴(kuò)散層,而在200℃退火,可獲得由Mg4Zn7和MgZn2相組成的良好的冶金結(jié)合界面。較高的溫度（300℃）導(dǎo)致界面脆性Mg2Zn11相的析出,而引發(fā)微裂紋。在同一溫度下,退火時間的延長僅影響擴(kuò)散層的厚度,對其相組成沒有影響。退火處理使板材的強(qiáng)度降低,但是塑性有所提高,在200℃熱處理1 h獲得的復(fù)合板材綜合力學(xué)性能較好。
【文章來源】：材料工程. 2020,48(08)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
不同溫度退火處理1 h后復(fù)合板材界面擴(kuò)散層厚度曲線
圖2 不同溫度退火處理1 h后復(fù)合板材界面擴(kuò)散層厚度曲線表1 圖3中各點(diǎn)的能譜分析結(jié)果Table 1 EDS results of each point in fig.3 Point Atom fraction of Mg/% Atom fraction of Zn/% 1 1.09 98.91 2 34.76 65.24 3 41.35 58.65 4 92.98 7.02 5 8.58 91.42 6 20.60 79.40 7 30.97 69.03 8 43.78 56.22 9 98.19 1.81
圖1所示為Zn/AZ31/Zn復(fù)合板材在不同溫度下退火1 h后的界面形貌。對比圖1(a),(b),可以看到板材在100 ℃下退火后界面與軋制后一致,沒有發(fā)生元素的擴(kuò)散。而隨著溫度的升高,在150 ℃退火后(圖1(c)),板材間開始生成較薄的擴(kuò)散層且呈斷續(xù)分布。溫度進(jìn)一步升高,元素擴(kuò)散加劇,擴(kuò)散層厚度不斷增加,生成了均勻致密的連續(xù)擴(kuò)散層。但在300 ℃退火處理時(圖1(f)),在AZ31和Zn基體之間生成了較厚的擴(kuò)散層,且在靠近Zn基體的一側(cè)生成了新的擴(kuò)散層,這一擴(kuò)散層中間存在大量的裂紋,其可能是由脆性相構(gòu)成,在退火過程中由于熱應(yīng)力的存在導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。圖2為不同退火溫度下板材界面擴(kuò)散層厚度的變化曲線,可以看到隨著溫度的變化,擴(kuò)散層厚度呈現(xiàn)出類拋物線的增長規(guī)律。為了研究退火處理后板材間元素的擴(kuò)散規(guī)律,對微觀相貌較為典型的200 ℃及300 ℃退火樣品的界面進(jìn)行了能譜分析,結(jié)果如圖3與表1所示。由圖3可見,在界面處Zn元素及Mg元素的分布發(fā)生了明顯的變化,根據(jù)點(diǎn)掃描結(jié)果并結(jié)合Mg-Zn二元相圖分析,在200 ℃退火的樣品界面處可能生成了MgZn2相及Mg4Zn7相,而對于在300 ℃退火的復(fù)合板材,其界面處存在Mg4Zn7,MgZn2和Mg2Zn11相。此外,值得注意的是,與Zn側(cè)相鄰的脆性金屬間化合物Mg2Zn11的析出明顯誘導(dǎo)了裂紋的形成,這與文獻(xiàn)[19-20]報道的Mg-Zn合金的研究結(jié)果一致。在軋制過程中,由于AZ31和Zn的變形能力有差異,復(fù)合板層間變形不完全均勻,因此在界面處存在應(yīng)力集中。在退火時,板材界面處的應(yīng)力不能完全消除,導(dǎo)致在脆性相中間形成應(yīng)力誘導(dǎo)的微裂紋。與在300 ℃退火的復(fù)合板相比,在200 ℃退火的板材沒有觀察到裂縫。由此可見,通過優(yōu)化退火工藝,調(diào)整界面擴(kuò)散層的相組成,可以使Zn/AZ31/Zn復(fù)合板材獲得良好的冶金結(jié)合界面。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]稀土Gd對AZ31鎂合金耐蝕性能的影響[J]. 劉軍,張金玲,渠治波,于彥沖,許并社,王社斌. 材料工程. 2018(06)
[2]稀土對AZ91鎂合金干/濕循環(huán)腐蝕產(chǎn)物及阻抗行為的影響[J]. 趙曦,賈瑞靈,周偉光,郭鋒. 材料工程. 2017(04)
[3]AZ31/1060爆炸復(fù)合板界面區(qū)組織與性能研究[J]. 吳瓊,楊素媛. 稀有金屬. 2016(10)
[4]Al-Mg-Al復(fù)合板抗拉強(qiáng)度研究[J]. 劉興海,張焜禹,董麗,衛(wèi)愛麗. 材料導(dǎo)報. 2014(10)
[5]脈沖電鍍鋅鎂合金及其腐蝕行為研究[J]. 黃獻(xiàn)麗,何美鳳,李俊,向順華. 材料導(dǎo)報. 2013(24)
[6]鎂合金的應(yīng)用及其成形技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 楊媛,李加強(qiáng),宋宏寶,劉鵬成. 熱加工工藝. 2013(08)
本文編號：2975370
【文章來源】：材料工程. 2020,48(08)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
不同溫度退火處理1 h后復(fù)合板材界面擴(kuò)散層厚度曲線
圖2 不同溫度退火處理1 h后復(fù)合板材界面擴(kuò)散層厚度曲線表1 圖3中各點(diǎn)的能譜分析結(jié)果Table 1 EDS results of each point in fig.3 Point Atom fraction of Mg/% Atom fraction of Zn/% 1 1.09 98.91 2 34.76 65.24 3 41.35 58.65 4 92.98 7.02 5 8.58 91.42 6 20.60 79.40 7 30.97 69.03 8 43.78 56.22 9 98.19 1.81
圖1所示為Zn/AZ31/Zn復(fù)合板材在不同溫度下退火1 h后的界面形貌。對比圖1(a),(b),可以看到板材在100 ℃下退火后界面與軋制后一致,沒有發(fā)生元素的擴(kuò)散。而隨著溫度的升高,在150 ℃退火后(圖1(c)),板材間開始生成較薄的擴(kuò)散層且呈斷續(xù)分布。溫度進(jìn)一步升高,元素擴(kuò)散加劇,擴(kuò)散層厚度不斷增加,生成了均勻致密的連續(xù)擴(kuò)散層。但在300 ℃退火處理時(圖1(f)),在AZ31和Zn基體之間生成了較厚的擴(kuò)散層,且在靠近Zn基體的一側(cè)生成了新的擴(kuò)散層,這一擴(kuò)散層中間存在大量的裂紋,其可能是由脆性相構(gòu)成,在退火過程中由于熱應(yīng)力的存在導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。圖2為不同退火溫度下板材界面擴(kuò)散層厚度的變化曲線,可以看到隨著溫度的變化,擴(kuò)散層厚度呈現(xiàn)出類拋物線的增長規(guī)律。為了研究退火處理后板材間元素的擴(kuò)散規(guī)律,對微觀相貌較為典型的200 ℃及300 ℃退火樣品的界面進(jìn)行了能譜分析,結(jié)果如圖3與表1所示。由圖3可見,在界面處Zn元素及Mg元素的分布發(fā)生了明顯的變化,根據(jù)點(diǎn)掃描結(jié)果并結(jié)合Mg-Zn二元相圖分析,在200 ℃退火的樣品界面處可能生成了MgZn2相及Mg4Zn7相,而對于在300 ℃退火的復(fù)合板材,其界面處存在Mg4Zn7,MgZn2和Mg2Zn11相。此外,值得注意的是,與Zn側(cè)相鄰的脆性金屬間化合物Mg2Zn11的析出明顯誘導(dǎo)了裂紋的形成,這與文獻(xiàn)[19-20]報道的Mg-Zn合金的研究結(jié)果一致。在軋制過程中,由于AZ31和Zn的變形能力有差異,復(fù)合板層間變形不完全均勻,因此在界面處存在應(yīng)力集中。在退火時,板材界面處的應(yīng)力不能完全消除,導(dǎo)致在脆性相中間形成應(yīng)力誘導(dǎo)的微裂紋。與在300 ℃退火的復(fù)合板相比,在200 ℃退火的板材沒有觀察到裂縫。由此可見,通過優(yōu)化退火工藝,調(diào)整界面擴(kuò)散層的相組成,可以使Zn/AZ31/Zn復(fù)合板材獲得良好的冶金結(jié)合界面。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]稀土Gd對AZ31鎂合金耐蝕性能的影響[J]. 劉軍,張金玲,渠治波,于彥沖,許并社,王社斌. 材料工程. 2018(06)
[2]稀土對AZ91鎂合金干/濕循環(huán)腐蝕產(chǎn)物及阻抗行為的影響[J]. 趙曦,賈瑞靈,周偉光,郭鋒. 材料工程. 2017(04)
[3]AZ31/1060爆炸復(fù)合板界面區(qū)組織與性能研究[J]. 吳瓊,楊素媛. 稀有金屬. 2016(10)
[4]Al-Mg-Al復(fù)合板抗拉強(qiáng)度研究[J]. 劉興海,張焜禹,董麗,衛(wèi)愛麗. 材料導(dǎo)報. 2014(10)
[5]脈沖電鍍鋅鎂合金及其腐蝕行為研究[J]. 黃獻(xiàn)麗,何美鳳,李俊,向順華. 材料導(dǎo)報. 2013(24)
[6]鎂合金的應(yīng)用及其成形技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 楊媛,李加強(qiáng),宋宏寶,劉鵬成. 熱加工工藝. 2013(08)
本文編號：2975370
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