AA6061-AZ91D固液模锻连接成形及微观组织演变规律研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:skynan2001
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镁合金作为工程技术领域中应用最轻的金属结构材料,在航空航天、汽车、3C等领域已有多年的应用历史,但因其耐腐蚀性能差限制了其巨大的市场空间。采用耐腐蚀和加工性能好的铝合金包覆在镁合金外部,获得的铝镁双金属复合材料既有良好的耐蚀性,又可以改善加工成形能力。这种铝镁双层复合材料兼具镁合金轻质和铝合金耐腐蚀的性能优势,通过铝镁固液模锻连接的方法可以制造出各种结构较为复杂的构件,将会在汽车制造、电子电器、航空航天领域有越来越大的发展空间。本文以AZ91D镁合金和AA6061铝合金为材料开展了铝镁双金属复合材料的研究,主要内容包括AA6061-AZ91D铝镁双金属三通件的数值模拟;铝镁双金属基础连接实验及其微观组织力学性能分析;在较好的工艺参数下成形铝镁双金属三通件。本文首先使用Deform-3D数值模拟软件模拟了不同工艺参数下铝镁双金属三通件的成形过程,分析了成形结束时铝镁双金属的等效应力,等效应变以及温度场的变化,发现上模加载速度对铝镁双金属三通件成形过程影响最大;坯料温度、上下模温度影响次之;摩擦系数影响很小。本实验采用不同加热温度、保温时间和压下量进行了铝镁双金属基础连接实验,并分析了铝镁双金属试样的微观组织演变规律及其力学性能,结合界面主要分为3个层,分别为I区近铝侧(连接界面靠近AA6061铝合金一侧),相成分主要为Al3Mg2;II区为稳定扩散层,相成分主要为Al12Mg17;III区为近镁侧(连接界面靠近AZ91D镁合金一侧),相成分主要为δ-Mg+Al12Mg17,此外I区(近铝侧)与II区(稳定扩散层)交界处有少量的Al Mg相;铝镁双金属三通件侧面支管处的微观组织也基本呈现该规律。对铝镁双金属基础连接试样进行力学性能分析,发现610℃和620℃下不同参数的试样铝合金内表面底面与镁合金之间都实现了连接,但以机械连接为主,扩散连接为辅,大部分集中在3-4 MPa之间,连接强度较低。610℃下保温40min,压下量为30%的试样剪切强度最高,为6.60 MPa;成形的铝镁双金属三通件力学性能较差,结合界面以机械连接为主,部分参数下三通件侧面支管处实现了低程度的扩散连接,剪切强度为10.58MPa。
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