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太原理工大学J. Alloys Compd.:连续动态再结晶部分保留基面织构vs不连续动态再结晶大幅偏离母晶——复合板织构弱化的两种路径

2026-05-15 09:31:26

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1. 简介

为了解决热轧Al/Mg/Al复合板的各向异性问题，通过弯曲限宽矫直工艺预先制备了具有偏转织构的镁合金板，然后与铝合金进行热轧复合。研究了镁基体微观结构演变对复合板力学性能的影响。结果表明，部分连续动态再结晶和不连续动态再结晶均偏离了母晶的取向，从而显著降低了基面织构的强度。当初始织构呈现非基面取向时，促进了（10-10）<1-210>柱面滑移系的激活，从而增强了晶粒沿C轴方向的协调变形能力。因此，复合板沿轧制方向的断裂伸长率从4.6%提高到23.7%，而沿横向的断裂伸长率从21.3%提高到24.8%，使得复合板呈现各向同性。织构预调控工艺为优化Al/Mg/Al复合板的力学性能提供了一种新方法。

2. 文章亮点

1. 提出了基于弯曲限宽矫直工艺的镁合金织构预调控新方法
预先在AZ31镁合金中引入{10-12}拉伸孪晶，使晶粒c轴偏转约86°，获得非基面取向的镁板，为后续与铝合金热轧复合制备各向同性复合板奠定了基础。

2. 揭示了初始织构对复合板中镁基体织构演变的差异化影响规律
当镁板初始为基面织构时，热轧后近界面处基面织构强度低于远离界面处；当初始为非基面织构时，相反趋势成立。这一发现为复合板织构调控提供了理论依据。

3. 阐明了连续动态再结晶与不连续动态再结晶对织构弱化的不同作用机制
连续动态再结晶晶粒取向与母晶偏差较小，原基面织构部分保留；而不连续动态再结晶晶粒大幅偏离母晶取向，有效弱化基面织构并形成TD偏转型织构，复合板轧向与横向断裂伸长率差异从16.7%降至1.1%。

3. 研究背景

作为一种创新复合材料，Al/Mg/Al复合板因其优越的性能和广阔的应用前景而日益受到关注。镁合金以其轻质、高比强度与比刚度以及优异的阻尼性能而闻名。然而，单一镁合金本身存在局限性，如强度和塑性不足，加之耐腐蚀性差，阻碍了其满足某些高性能要求。相比之下，铝合金具有良好的耐腐蚀性、成形性和高强度。通过利用复合技术，Al/Mg/Al复合板不仅保留了镁合金轻质的优点，还弥补了其在耐腐蚀性和强度方面的不足。此外，这些复合板还具有良好的导热和导电性能以及增强的减震性能。因此，这种材料在航空航天、汽车制造和电子设备等多个领域显示出重要的应用价值。

目前，高温轧制已被公认为生产Al/Mg/Al复合板的一种高效且经济的技术。Huo等人引入了硬板轧制，研究表明该工艺可以将部分剪切应力转化为正应力，从而在Mg/Al界面诱导产生差异流动。这导致形成波纹状界面轮廓，并提高了复合板的界面结合强度。Li等人通过将波纹轧制与传统轧制相结合，制备了Al/Mg/Al复合板。该方法破坏了Mg/Al界面的加工硬化层，促进了新鲜金属的相互挤压，形成了波纹结构，从而提高了复合板的抗拉强度。Guo等人研究了预孪晶处理对大应变下AZ31镁合金板热轧工艺的影响，发现预孪晶可以显著改善其力学性能。值得注意的是，Al/Mg/Al复合板的制备存在一定局限性。例如，高温轧制的Al/Mg/Al复合板表现出显著的各向异性；沿横向的力学性能较优，而沿轧制方向的性能较差。此外，当前研究主要集中在具有基面织构的Al/Mg/Al复合板上，侧重于通过改变轧制工艺和参数来研究轧制过程中的微观结构演变。很少有研究涉及偏转织构板的轧制。因此，织构控制仍然是轧制Al/Mg/Al复合板的一个关键研究领域。

近年来，一种称为弯曲限宽矫直的新型加工技术被开发出来。该技术可以在镁合金板中预置{10-12}拉伸孪晶，使晶粒c轴偏转86°，从而产生具有偏转织构的镁合金板。因此，控制镁基体的织构以影响Al/Mg/Al复合板的整体织构是一个关键的研究重点，旨在制备具有优异力学性能和各向同性的Al/Mg/Al复合板。

在本研究中，采用了弯曲限宽矫直工艺。具体而言，将{10-12}拉伸孪晶引入镁合金中，以制备具有非基面取向的板材。随后，将这些板材与铝合金进行热轧，以制造具有偏转织构的Al/Mg/Al复合板。这种方法确保了复合板的塑性在保持抗拉强度变化最小的同时，从各向异性演变为各向同性。此外，复合板中基面织构的减弱伴随着显著的动态再结晶效应，本文系统分析了其织构改性影响。通过建立Al/Mg/Al复合板的微观结构演变与力学性能之间的关系，为优化复合材料的力学性能提供了有价值的指导。