室温累积叠轧制备超细晶Mg/Al多层复合板材的强韧性与阻尼机理研究

本项目通过室温多道次累积叠轧（ARB）制备了质量优良的超细晶纯Mg/纯Al多层复合板材，抑制了高温ARB变形时的板材表面氧化、界面生成粗大化合物、难以获得超细晶等问题，充分发挥了ARB剧烈塑性形变在材料复合化和晶粒超细化方面的优势，所制备的超细复合板材兼具高模量、高强度、高阻尼和良好耐蚀性能等结构功能一体化综合性能。这种复合板材具有独特的超细晶密排六方纯Mg和面心立方纯Al两相层叠组织。本项目将通过后续的低温退火处理和二次轧制变形进一步调整材料的显微组织，系统研究累积叠轧Mg/Al复合板中Mg层和Al层的显微组织（位错、孪晶、晶界等）、织构和相界面等对复合板力学性能和阻尼性能的影响，研究超细晶Mg/Al复合板的拉伸变形行为和阻尼行为，揭示Mg/Al多层复合板的强韧化机理和阻尼机理。研究结果可为结构功能一体化金属多层复合板材的材料设计和性能提高提供理论指导。

本项目通过室温多道次累积叠轧（ARB）制备了质量优良的超细晶纯Mg/纯Al多层复合板材，抑制了高温ARB变形时的板材表面氧化、界面生成粗大化合物、难以获得超细晶等问题，充分发挥了ARB剧烈塑性形变在材料复合化和晶粒超细化方面的优势，所制备的超细晶复合板材具有独特的超细晶密排六方纯Mg和面心立方纯Al两相层叠组织，兼具高模量、高强度、高阻尼和良好耐蚀性能等结构功能一体化综合性能。.本项目系统研究了累积叠轧Mg/Al复合板中Mg层和Al层的显微组织（晶粒度、位错、孪晶、晶界等）、织构和层间界面演变机理，发现复合板材中Mg层晶粒尺寸基本不随应变量的升高发生明显变化，Al层晶粒随着ARB循环次数的上升而逐步细化。三次循环后，Mg/Al界面处形成了厚度为150nm的Mg17Al12层。Mg和Mg17Al12之间存在一种确定的晶体学位向关系。随ARB循环次数增加，复合材料的界面结合强度提到。随着ARB循环次数的上升，Mg层基面织构强度逐渐上升，Al层逐渐形成以轧制织构为主导，变形织构组份并存的混合织构类型。相应的，复合板材强度随着ARB循环次数的上升而逐渐上升，延伸率则逐渐下降。经过两次ARB循环后，复合板材更多的表现出来单一均匀材料的特性。.随ARB变形道次的增加，除强度提高外，复合板的阻尼性能也逐渐提高。复合板的阻尼值介于初始纯镁板和纯铝板之间，接近纯镁板的阻尼值，显著高于纯铝板的阻尼值。3道次ARB变形后复合板低应变区阻尼值的增加与纯铝板的阻尼值增加有关。发现ARB变形Mg/Al复合板的阻尼温度谱中存在三个内耗峰，分析了退火处理对内耗峰的影响规律，确认P1峰和P2峰为弛豫峰、P3峰为再结晶峰。.本项目的研究结果为结构功能一体化金属多层复合板材的研究开发提供了理论指导。