《鋁/鎂合金爆炸焊界面接合機制及其塑性變形行為》是依託太原理工大學，由王文先擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋁/鎂合金爆炸焊界面接合機制及其塑性變形行為
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王文先
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鎂合金材料表面缺口敏感性強、韌性低、抗腐蝕能力差等缺點嚴重製約了其輕質高強優勢的發揮和套用。本項目提出採用爆炸焊接+熱/冷軋制技術製備大面積覆鋁鎂基複合板材，探索鋁/鎂界面接合機理及塑性變形行為。研究鋁/鎂合金爆炸焊接過程的動力學行為、材料極速流變態勢、大塑性變形位錯滑移和接合界面形成等機制，探究塑性連線或微區冶金接合的微觀機理、界面形態、組織結構、力學性能及其影響因素，分析鋁/鎂合金爆炸焊接的適應性和相容性的關鍵基礎問題；研究鋁/鎂合金爆炸複合板軋制過程中的熱力耦合問題，探究異種晶體結構連線界面的協調塑性變形的微觀機制；進一步探討覆鋁鎂基層狀複合材料界面的靜態和動態力學回響、界面損傷和斷裂機理，建立鎂基異質界麵塑性變形模型，促進鎂基層狀複合材料塑性變形基礎理論的發展。項目有助於鎂基層狀複合材料的合理設計製造、安全使用和服役壽命預測，具有較大的科學意義和套用價值。
結題摘要
為了改善鎂合金材料耐腐蝕性能差和韌性的不足，進而拓寬鎂合金材料的套用領域。本項目提出了採用“爆炸焊接+軋制”的複合方法製備高性能的鋁/鎂合金複合板。 本項目採用ANSYS數值模擬方法建立了鋁/鎂合金複合板的爆炸焊接模型，研究了爆炸焊接過程中的熱-力互動作用，闡釋了連線界面的波形形成機理；建立分子動力學模型與試驗表徵結合，揭示了複合板連線界面的接合機理；探究了接合界面組織特徵及塑性變形行為；設計正交試驗、建立數值模型最佳化了爆炸焊接複合板的軋制工藝。 採用爆炸焊接方法成功製備了最大尺寸為600×300×18 mm的鋁/鎂合金複合板，其界面接合強度達到201.2 MPa，複合板抗拉強度為158 MPa；對複合板連線界面巨觀形貌特徵分析，發現接合界面形貌呈現四種典型特徵；進一步揭示了波形界面的形成是由於高速衝擊碰撞區材料的塑性變形引起碰撞點及射流運動方向的周期性運動共同作用的結果。 對爆炸衝擊載荷作用下，複合板的塑性變形行為進行了系統探究。研究發現：鋁合金側變形組織以拉長的變形晶粒為主，且變形晶粒內部及晶界處形成了大量的高密度位錯及亞晶結構；鎂合金側出現了典型的絕熱剪下帶組織，其形成過程是由於周期性衝擊載荷通過碰撞點作用於基體材料，在高應變剪下力作用下使材料發生局部塑性變形。 結合數值模擬及實際軋制試驗確定了鋁/鎂合金爆炸焊接複合板的可行的軋制工藝方案及最佳化區間。研究發現：鋁/鎂合金爆炸複合板的最佳軋制工藝為400 ℃、5道次軋制、道次壓下率均為30％，且每道次軋前保溫條件為400 ℃、5 min可獲得板厚為2.2 mm、抗拉強度達到255 MPa、斷後伸長率為18％的鋁/鎂合金複合板；對軋制複合板經200 ℃退火處理，可進一步提高鋁/鎂合金複合板的綜合力學性能。 本項目提出的“爆炸焊接+軋制”方法是一種有效地製備高性能鋁/鎂合金複合板的方法，為鎂合金材料更高使用要求的安全服役提供了一定的技術支持與可靠數據參考。共發表相關學術論文20篇，申請國家發明專利6項，已授權3項。
