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铝/镁合金爆炸焊界面接合机制及其塑性变形行为结题摘要

2022/07/16120 作者:佚名
导读:为了改善镁合金材料耐腐蚀性能差和韧性的不足,进而拓宽镁合金材料的应用领域。本项目提出了采用“爆炸焊接 轧制”的复合方法制备高性能的铝/镁合金复合板。 本项目采用ANSYS数值模拟方法建立了铝/镁合金复合板的爆炸焊接模型,研究了爆炸焊接过程中的热-力交互作用,阐释了连接界面的波形形成机理;建立分子动力学模型与试验表征结合,揭示了复合板连接界面的接合机理;探究了接合界面组织特征及塑性变形行为;设计正交

为了改善镁合金材料耐腐蚀性能差和韧性的不足,进而拓宽镁合金材料的应用领域。本项目提出了采用“爆炸焊接 轧制”的复合方法制备高性能的铝/镁合金复合板。 本项目采用ANSYS数值模拟方法建立了铝/镁合金复合板的爆炸焊接模型,研究了爆炸焊接过程中的热-力交互作用,阐释了连接界面的波形形成机理;建立分子动力学模型与试验表征结合,揭示了复合板连接界面的接合机理;探究了接合界面组织特征及塑性变形行为;设计正交试验、建立数值模型优化了爆炸焊接复合板的轧制工艺。 采用爆炸焊接方法成功制备了最大尺寸为600×300×18 mm的铝/镁合金复合板,其界面接合强度达到201.2 MPa,复合板抗拉强度为158 MPa;对复合板连接界面宏观形貌特征分析,发现接合界面形貌呈现四种典型特征;进一步揭示了波形界面的形成是由于高速冲击碰撞区材料的塑性变形引起碰撞点及射流运动方向的周期性运动共同作用的结果。 对爆炸冲击载荷作用下,复合板的塑性变形行为进行了系统探究。研究发现:铝合金侧变形组织以拉长的变形晶粒为主,且变形晶粒内部及晶界处形成了大量的高密度位错及亚晶结构;镁合金侧出现了典型的绝热剪切带组织,其形成过程是由于周期性冲击载荷通过碰撞点作用于基体材料,在高应变剪切力作用下使材料发生局部塑性变形。 结合数值模拟及实际轧制试验确定了铝/镁合金爆炸焊接复合板的可行的轧制工艺方案及优化区间。研究发现:铝/镁合金爆炸复合板的最佳轧制工艺为400 ℃、5道次轧制、道次压下率均为30%,且每道次轧前保温条件为400 ℃、5 min可获得板厚为2.2 mm、抗拉强度达到255 MPa、断后伸长率为18%的铝/镁合金复合板;对轧制复合板经200 ℃退火处理,可进一步提高铝/镁合金复合板的综合力学性能。 本项目提出的“爆炸焊接 轧制”方法是一种有效地制备高性能铝/镁合金复合板的方法,为镁合金材料更高使用要求的安全服役提供了一定的技术支持与可靠数据参考。共发表相关学术论文20篇,申请国家发明专利6项,已授权3项。

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