Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của tốc độ ép nóng đến cấu trúc giao diện và độ bền liên kết của tấm hợp kim Mg/Al có lớp kẽm ở giữa
Journal of Materials Engineering and Performance - Trang 1-12 - 2023
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, các composite kim loại AZ31/1060 có lớp kẽm ở giữa đã được chuẩn bị thành công bằng phương pháp ép nóng với độ biến dạng là 47% trong môi trường khí quyển ở 350°C. Ảnh hưởng của tốc độ ép nóng (từ 3,3 × 10−4 đến 1,0 × 10−2 s−1) đến cấu trúc giao diện và độ bền cắt đã được khảo sát. Chất lượng liên kết giao diện và thành phần pha tại giao diện bị ảnh hưởng đáng kể bởi tốc độ ép nóng. Cùng với sự giảm của tốc độ biến dạng, các lỗ rỗng và vết nứt tại các giao diện có thể được loại bỏ và thành phần pha của giao diện Mg/Al đã biến đổi từ dung dịch rắn Al-Zn, Zn và MgZn2 thành các hợp chất hợp kim ba Mg-Zn-Al. Thời gian ép nóng đóng vai trò quyết định trong các thành phần của vùng khuếch tán. Độ bền cắt tối đa có thể đạt được trong mẫu ép nóng với tốc độ biến dạng 1,0 × 10−3 s−1 do sự nứt gãy chủ yếu xảy ra trong lớp MgZn2. Khi pha ba Mg-Zn-Al hiện diện tại giao diện, độ bền liên kết sẽ bị suy giảm đáng kể.
Từ khóa
#ép nóng #kim loại composite #Mg/Al #cấu trúc giao diện #độ bền liên kết #lớp kẽmTài liệu tham khảo
T. Liu, B. Song, G. Huang, X. Jiang, S. Guo, K. Zheng, and F. Pan, Preparation, Structure and Properties of Mg/Al Laminated Metal Composites Fabricated by Roll-Bonding, A Review, J. Magnes. Alloys, 2022, 10(8), p 2062–2093.
A.A. Luo, Magnesium Casting Technology for Structural Applications, J. Magnes. Alloys, 2013, 1(1), p 2–22.
P.K. Mandal and P.S. Robi, Influence of Micro-alloying with Silver on Microstructure and Mechanical Properties of Al-Cu Alloy, Mater. Sci. Eng. A, 2018, 722, p 99–111.
L. Yuan, M. Guo, A.M. Habraken, L. Duchene, and L. Zhuang, Extremely Improved Formability of Al-Zn-Mg-Cu Alloys via Micro-domain Heterogeneous Structure, Mater. Sci. Eng. A, 2022, 837, p 142737.
F. Guan, W. Jiang, G. Li, J. Zhu, J. Wang, G. Jie, and Z. Fan, Effect of Vibration on Interfacial Microstructure and Mechanical Properties of Mg/Al Bimetal Prepared by a Novel Compound Casting, J/ Magnes. Alloys, 2022, 10(8), p 2296–2309.
N. Zhang, W. Wang, X. Cao, and J. Wu, The Effect of Annealing on the Interface Microstructure and Mechanical Characteristics of AZ31B/AA6061 Composite Plates Fabricated by Explosive Welding, Mater. Des., 2015, 1980–2015(65), p 1100–1109.
X.P. Zhang, S. Castagne, T.H. Yang, C.F. Gu, and J.T. Wang, Entrance Analysis of 7075 Al/Mg-Gd-Y-Zr/7075 Al Laminated Composite Prepared by Hot Rolling and Its Mechanical Properties, Mater. Des., 2011, 32(3), p 1152–1158.
X.P. Zhang, T.H. Yang, S. Castagne, and J.T. Wang, Microstructure; Bonding Strength and Thickness Ratio of Al/Mg/Al Alloy Laminated Composites Prepared by Hot Rolling, Mater. Sci. Eng. A, 2011, 528(4), p 1954–1960.
K. Sheng, L. Lu, Y. Xiang, M. Ma, and Z. Wu, Crack Behavior in Mg/Al Alloy Thin Sheet During Hot Compound Extrusion, J. Magnes. Alloys, 2019, 7(4), p 717–724.
A. Macwan, X.Q. Jiang, C. Li, and D.L. Chen, Effect of Annealing on Interface Microstructures and Tensile Properties of Rolled Al/Mg/Al Tri-layer Clad Sheets, Mater. Sci. Eng. A, 2013, 587, p 344–351.
P. Wang, Z. Chen, C. Hu, B. Li, T. Mo, and Q. Liu, Effects of Annealing on the Interfacial Structures and Mechanical Properties of Hot Roll Bonded Al/Mg Clad Sheets, Mater. Sci. Eng. A, 2020, 792, p 139673.
K.S. Lee, D.H. Yoon, H.K. Kim, Y.-N. Kwon, and Y.-S. Lee, Effect of Annealing on the Interface Microstructure and Mechanical Properties of a STS-Al-Mg 3-ply Clad Sheet, Mater. Sci. Eng. A, 2012, 556, p 319–330.
B. Zhu, W. Liang, and X. Li, Interfacial Microstructure, Bonding Strength and Fracture of Magnesium-Aluminum Laminated Composite Plates Fabricated by Direct Hot Pressing, Mater. Sci. Eng. A, 2011, 528(21), p 6584–6588.
N.L. Loh and K.Y. Sia, An Overview of Hot Isostatic Pressing, J. Mater. Process. Technol., 1992, 30(1), p 45–65.
Y. Guo, G. Quan, L. Ren, B. Liu, S. Al-Ezzi, and H. Pan, Effect of Zn Interlayer Thickness on the Microstructure and Mechanical Properties of two-Step Diffusion Bonded Joint of ZK60Mg and 5083Al, Vacuum, 2019, 161, p 353–360.
M. Jafarian, A. Khodabandeh, and S. Manafi, Evaluation of Diffusion Welding of 6061 Aluminum and AZ31 Magnesium Alloys Without Using an Interlayer, Mater. Des., 2015, 1980–2015(65), p 160–164.
M. Cao, C.-J. Wang, K.-K. Deng, K.-B. Nie, W. Liang, Y.-C. Wu, Effect of Interface on Mechanical Properties of Ti/Al/Mg/Al/Ti Laminated Composites, Mater. Res.-Ibero-Am. J. Mater. 23(1) (2020).
F. Liu, H. Wang, and L. Liu, Characterization of Mg/Al butt Joints Welded by Gas Tungsten Arc Filling with Zn-29.5Al-0.5Ti Filler Metal, Mat. Charact., 2014, 90, p 1–6.
Y. Wang, G. Luo, L. Li, Q. Shen, and L. Zhang, Formation of Intermetallic Compounds in Mg-Ag-Al Joints During Diffusion Bonding, J. Mater. Sci., 2014, 49, p 7298–7308.
A.-L. Wei, X.-H. Liu, L. Dong, and W. Liang, Binding Property of Al/Mg/Al Thin Plates Fabricated by One-Pass Hot Rolling with Different Reduction Ratios, Temperatures and Annealing Treatments, Rare Met., 2018, 37(2), p 136–142.
N. Bay, C. Clemensen, O. Juelstorp, and T. Wanheim, Bond Strength in Cold Roll Bonding, CIRP Ann., 1985, 34(1), p 221–224.
C.Y. Liu, Q. Wang, Y.Z. Jia, R. Jing, B. Zhang, M.Z. Ma, and R.P. Liu, Microstructures and Mechanical Properties of Mg/Mg and Mg/Al/Mg Laminated Composites Prepared via Warm Roll Bonding, Mater. Sci. Eng. A, 2012, 556, p 1–8.
C. Luo, W. Liang, Z. Chen, J. Zhang, C. Chi, and F. Yang, Effect of High Temperature Annealing and Subsequent Hot Rolling on Microstructural Evolution at the Bond-Interface of Al/Mg/Al Alloy Laminated Composites, Mater. Charact., 2013, 84, p 34–40.
A. Macwan, X.Q. Jiang, C. Li, and D.L. Chen, Effect of Annealing on Interface Microstructures and Tensile Properties of Rolled Al/Mg/Al Tri-layer Clad Sheets, Mater. Sci. Eng. A-Struct. Mater. Prop. Microstruct. Process., 2013, 587, p 344–351.
C.C. Kammerer, S. Behdad, L. Zhou, F. Betancor, M. Gonzalez, B. Boesl, and Y.H. Sohn, Diffusion Kinetics, Mechanical Properties, and Crystallographic Characterization of Intermetallic Compounds in the Mg-Zn Binary System, Intermetallics, 2015, 67, p 145–155.
Y. Mitani, R. Vargas, and M. Zavala, Deformation and Diffusion Bonding of Aluminidecoated Steels, Thin Solid Films, 1984, 111(1), p 37–42.
B. O’Shaughnessy and D. Vavylonis, Interfacial Reaction Kinetics, Eur. Phys. J. E, 2000, 1(2), p 159–177.
A. Paul, M.J.H. van Dal, A.A. Kodentsov and F.J.J. van Loo, The Kirkendall Effect in Multiphase Diffusion, Acta Mater., 2004, 52(3), p 623–630.
L. Qin, M. Fan, X. Guo, and J. Tao, Plastic Deformation Behaviors of Ti-Al Laminated Composite Fabricated by Vacuum Hot-Pressing, Vacuum, 2018, 155, p 96–107.
J.H. Westbrook, Segregation at grain boundaries, Metals Rev., 1964, 9, p 415–471.
S.K. Das, Y.-M. Kim, T.K. Ha, and I.-H. Jung, Investigation of Anisotropic Diffusion Behavior of Zn in hcp Mg and Interdiffusion Coefficients of Intermediate Phases in the Mg-Zn System, Calphad, 2013, 42, p 51–58.
P. Liang, T. Tarfa, J.A. Robinson, S. Wagner, P. Ochin, M.G. Harmelin, H.J. Seifert, H.L. Lukas, and F. Aldinger, Experimental Investigation and Thermodynamic Calculation of the Al-Mg-Zn System, Thermochim. Acta, 1998, 314(1–2), p 87–110.
L.M. Liu, J.H. Tan, L.M. Zhao, and X.J. Liu, The Relationship Between Microstructure and Properties of Mg/Al Brazed Joints Using Zn Filler Metal, Mater. Charact., 2008, 59(4), p 479–483.
X. Qiao, X. Li, X. Zhang, Y. Chen, M. Zheng, I.S. Golovin, N. Gao, and M.J. Starink, Intermetallics Formed at Interface of Ultrafine Grained Al/Mg bi-Layered Disks Processed by High Pressure Torsion at Room Temperature, Mater. Lett., 2016, 181(15), p 187–190.
S.M. Hosseini, M. Roostaei, M. Mosavi Mashhadi, H. Jabbari, and G. Faraji, Fabrication of Al/Mg Bimetallic Thin-Walled Ultrafine-Grained Tube by Severe Plastic Deformation, J. Mater. Eng. Perform., 2022, 31, p 4098–4107.
H. Xia, L. Li, C. Tan, J. Yang, H. Li, W. Song, K. Zhang, Q. Wang, and N. Ma, In Situ SEM Study on Tensile Fractured Behavior of Al/Steel Laser Welding-Brazing Interface, Mater. Des., 2022, 224, p 111320.