采用熱軋工藝制備Zn/AZ31/Zn復合板材,研究退火溫度與時間對板材界面微觀組織及力學性能的影響。結果表明:退火溫度對界面擴散層的形成影響較大,低溫退火無法形成良好的界面擴散層,而在200℃退火,可獲得由Mg₄Zn₇和MgZn₂相組成的良好的冶金結合界面。較高的溫度（300℃）導致界面脆性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散層的厚度,對其相組成沒有影響。退火處理使板材的強度降低,但是塑性有所提高,在200℃熱處理1 h獲得的復合板材綜合力學性能較好。 

【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后復合板材界面擴散層厚度曲線

圖2 不同溫度退火處理1 h后復合板材界面擴散層厚度曲線表1 圖3中各點的能譜分析結果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散層且呈斷續(xù)分布。溫度進一步升高,元素擴散加劇,擴散層厚度不斷增加,生成了均勻致密的連續(xù)擴散層。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散層,且在靠近Zn基體的一側生成了新的擴散層,這一擴散層中間存在大量的裂紋,其可能是由脆性相構成,在退火過程中由于熱應力的存在導致裂紋產(chǎn)生。圖2為不同退火溫度下板材界面擴散層厚度的變化曲線,可以看到隨著溫度的變化,擴散層厚度呈現(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 ℃退火樣品的界面進行了能譜分析,結果如圖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)點掃描結果并結合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側相鄰的脆性金屬間化合物Mg2Zn11的析出明顯誘導了裂紋的形成,這與文獻[19-20]報道的Mg-Zn合金的研究結果一致。在軋制過程中,由于AZ31和Zn的變形能力有差異,復合板層間變形不完全均勻,因此在界面處存在應力集中。在退火時,板材界面處的應力不能完全消除,導致在脆性相中間形成應力誘導的微裂紋。與在300 ℃退火的復合板相比,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)整界面擴散層的相組成,可以使Zn/AZ31/Zn復合板材獲得良好的冶金結合界面。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2975370