【摘 要】
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镁/铝复合板兼具轻质、高强和耐蚀性等优势,在航空、航天、军工和交通等领域具有重要的应用价值。轧制制备镁/铝复合板,不仅能改善镁合金力学性能,而且是一种生产连续性好、成形质量稳定和高效的复合板制备工艺,但轧制镁/铝复合板还存在结合强度不高、变形协调性差的问题,制约着轧制复合的推广应用,提高镁/铝复合板结合强度、促进变形协调是促进镁/铝复合板深加工和后续应用的重要前提,是轧制复合研究的重要方面。本文创
【基金项目】
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山西省科技重大专项（项目编号:20181102016）；
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镁/铝复合板兼具轻质、高强和耐蚀性等优势,在航空、航天、军工和交通等领域具有重要的应用价值。轧制制备镁/铝复合板,不仅能改善镁合金力学性能,而且是一种生产连续性好、成形质量稳定和高效的复合板制备工艺,但轧制镁/铝复合板还存在结合强度不高、变形协调性差的问题,制约着轧制复合的推广应用,提高镁/铝复合板结合强度、促进变形协调是促进镁/铝复合板深加工和后续应用的重要前提,是轧制复合研究的重要方面。本文创新的提出一种层间冷喷涂辅助镁/铝板轧制复合的新工艺,通过在镁和铝基板上冷喷涂金属粉末薄层,在400℃温度下热轧制备了带有冷喷涂中间层的镁/铝复合板。采用三维轮廓仪、表面残余应力仪,扫描电子显微镜（SEM）等表征了冷喷涂基板表面形貌和应力状态;研究了冷喷涂工艺对轧后复合板力学性能、界面形态的影响,并初步分析了退火后复合板性能,揭示了层间冷喷涂辅助镁/铝复合板的结合机制;提出了复合板变形协调的定量分析方法,探究了冷喷涂薄层对变形协调性的影响,得到了冷喷涂层对镁/铝板轧制复合变形协调的影响机理。对打磨和冷喷涂后的镁铝基板的硬度、粗糙度以及应力状态的进行测量。结果表明,在钢丝刷沿纵向打磨的铝基板表面冷喷镍涂层后,镍粉涂层表面硬度比打磨后的镁和铝更大,但会减小镁、铝基板轧向粗糙度,而且使得打磨后的镁铝表面从压应力状态转变为拉应力状态。镁/铝复合板力学性能测试和界面微观表征显示,薄镍涂层有利于促进镁/铝复合板结合,在小压下率对促进作用显著,而压下率超过47.5%增强作用不明显。在37.5%压下率左右时,拉伸性能、拉剪性能以及抗弯曲性能显示,冷喷涂镍粉中间层的镁/铝复合板结合强度和韧性综合较好。镍粉中间层机械嵌入和铝镍化合物是镁/铝复合板力学能力增强的重要机制,层间冷喷镍涂层抑制了退火镁铝金属间化合物的生成,但是会引入镁镍化合物脆弱相,不利于提高复合板结合强度,在镁基板侧冷喷涂铝粉同时在铝侧冷喷镍粉组复合板性能得到进一步提高。有限元仿真与实验结果表明,在铝基板上冷喷涂镍粉会抑制镁基板的纵向延伸,冷喷涂镍中间层降低了镁/铝板层间的粗糙度,减小了界面摩擦,抑制对侧基板的轧向延展,具有协调复合板变形的潜力。
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