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金属叠层板在航空、航天和汽车等工业领域具有巨大的应用潜力,有必要对金属叠层板材的复合效应和微观结合机制及其对力学性能的影响进行深入系统研究。本文以钛、铝、镁合金板材为原料通过热轧复合成功制备了Ti-6Al-4V/Al3003/Ti-6Al-4V、Al 6061/Ti-6Al-4V/Al 6061和Ti-6Al-4V/Al 6061/AZ31B三种金属叠层板,并研究了热轧工艺对叠层板组织与力学性能的影响,对金属叠层板结合机理、塑性变形机制、复合效应及其对板材性能的影响进行了深入研究。钛/铝/钛叠层板中铝层组织在厚度方向呈不均匀分布,铝/钛界面处的变形程度高于铝层中心。这种组织分布的不均匀性归因于铝和钛层之间的不协调变形和原始组织分布的不均匀性。钛/铝/钛叠层板的抗拉强度和屈服强度随轧制温度升高而增加,延伸率略微增加。随轧制变形量增加抗拉强度和屈服强度显著增加,而延伸率降低。结合强度随轧制温度和变形量的增加而增加。叠层板强度的增强机制与结合界面对组成材料颈缩的抑制和变形的约束有关。铝/钛/铝叠层板中,由铝/钛界面到铝表层大角度晶界数量和晶内小角度晶界的取向差逐渐增加。铝表层的织构由r-cube剪切织构和残余C?和S?取向组成,而靠近界面处铝层的织构由{011}<322>取向和残余cube取向组成。铝层组织和织构在厚度方向上的不均匀分布与轧辊和板材表面的摩擦以及铝/钛层之间的不协调变形有关。随轧制变形量增加,铝层厚度方向上组织分布的不均匀性增加,主要归因于摩擦引起的剪切应变随变形量增加。对于27%和38%变形量制备的叠层板,其抗拉强度和屈服强度先随温度升高而增加,在400°C达到最大值,然后随温度升高而降低。对于45%变形量制备的叠层板,其抗拉强度和屈服强度在425°C取得最小值,而后随温度升高而增加。由于钛层断裂,45%变形量制备的叠层板在400°C~450°C温度范围内强度低于38%变形量。钛/铝/镁叠层板中,铝层和镁层厚度方向上显微组织呈不均匀分布。铝/镁界面处变形略高于铝层中心,而钛/铝界面处初始晶粒沿与轧制方向呈一定角度拉长,并在大变形量条件下碎化为等轴细晶。Al/Ti界面织构要由显著的r-cube和?-fiber剪切织构组成。而铝中心层的织构由β-fiber、Goss和剩余cube取向组成。铝层显微组织的不均性主要归因于铝和钛层之间的不协调变形。镁合金晶粒尺寸从镁层表面到铝/镁界面逐渐减小,镁层显微组织的不均匀性是由轧辊和板材表面的摩擦引起的。450°C制备的钛/铝/镁叠层板,抗拉强度和屈服强度随轧制变形量的增加而增加,而延伸率随之下降。28%变形量制备的叠层板,抗拉强度和屈服强度随轧制温度的升高而略有降低,而延伸率先轻微降低然后当轧制温度达到500°C时显著降低。