622 工程科学学报，第42卷，第5期 45%,55%,62%和71%的单道次轧制实验.实验中 是复合板界面结合程度（面积结合率、元素扩散 二辊轧机的参数如下：轧辊尺寸为200mm×200mm, 等)，二是轧后复合板中力学性能相对较低的板材 轧制速度为50,100和150mms. 基体强度，金属基材的晶粒为等轴晶粒可以使得 在每个板中间位置平行于轧制方向切割四个 板材力学性能更加稳定，有利于提高复合板的结 样品进行拉剪实验，算取平均值以获得平均剪切 合性能.应变速率是影响晶粒状态的重要因素，因 强度.使用INSPEKT Table 100kN拉伸试验机进 此本文实验的第一项工作为确定合理的轧制速 行拉伸剪切试验.测试速度为0.2 mm min.图1 度.7075铝合金的力学性能远高于AZ31B镁合金 显示了拉伸剪切试验样品的几何形状，图中h0表 的力学性能，因此镁基体性能决定7075/AZ31B复 示轧后复合板的厚度与拉剪试样的宽度均为o, 合板的结合性能，综上，本文实验着重研究镁侧的 h1表示AZ31B层的厚度，(1.5~2)×h1表示待测结 组织变化规律. 合区的宽度为1.5到2倍的h1 根据前人的研究，350~420℃是热轧制备铝/ 镁复合板合理的轧制温度范围，另外，当压下率为 7075 mm 45%时复合板可以实现较好的冶金结合8-9，因 此，采用350℃、压下率45%的轧制参数，进行轧 AZ31B 制速度为50、100和150mms的轧制实验.图2 为7075/AZ31B复合板在350℃、45%压下率下，不 同轧制速度时镁合金基体的金相组织，在50mms1 (1.5-2)×h1 轧制速度下，金相组织呈现为杂乱的轧制态，存在 50mm 较为明显的剪切带；轧制速度为100mms时，产 图1拉伸剪切试验样品示意图 生了部分动态再结晶，细化等轴品粒开始出现，在 Fig.1 Schematic of the tensile shear test sample 剪切带处存在明显的细小等轴品粒层；150mms 轧制速度时，发生了完全动态再结晶，所有品粒处 沿轧制方向提取用于微观组织观察的试样 于等轴状态，这说明提高应变速率可促进镁合金 将试样表面用金刚砂纸研磨至5000#，并用粒径为 动态再结晶进程，此实验结果与文献[20]的研究 0.5um的Al2O3悬浊液抛光，抛光后用腐蚀剂（配 结果一致.另外，随着轧制速度的增加，镁合金与 比为：1g草酸，1mL浓硝酸，1mL冰乙酸，150mL 轧辊的接触时间变短，与轧辊热交换而损失的热 水)对AZ31B基体侧进行腐蚀.使用光学显微镜 量越少，使得轧后板坯的温度随着轧制速度的增 (OM,ZEISS Scope Al)和扫描电子显微镜(SEM, 加而变高，说明温度在变形期间对激活镁合金动 JSMT500)观察金相组织和拉剪断口形貌，通过 态再结晶过程起重要作用，与文献[21]的研究结 配备有能量色散谱仪(EDS)的扫描电镜检测界面 果相同.综上所述，当轧制速度为150mms时， 上的元素分布 镁合金基体发生完全动态再结晶，所有晶粒均为 2实验结果与讨论 等轴品粒，此时板材力学性能更加稳定，有利于提 高7075/AZ31B轧制复合板的结合性能.因此，本 2.1轧制速度的确定 文在接下来不同温度和压下率下制备铝镁复合板 复合板的结合强度主要受两个因素影响，一 的实验中轧制速度选取为150mms (a) b (c) 20m 20四 20 jm 图2不同轧制速度下复合板镁基体金相组织(350℃.压下率45%).(a)50mms:(b)100mms:(c)150mms1 Fig.2 Metallographic structure of the Mg composite matrix under different rolling speeds(350 C,45%reduction rate):(a)50 mm's;(b)100 mm's; (c)150 mm.s-45%，55%，62% 和 71% 的单道次轧制实验. 实验中 二辊轧机的参数如下：轧辊尺寸为 ϕ200 mm×200 mm， 轧制速度为 50，100 和 150 mm·s−1 . 在每个板中间位置平行于轧制方向切割四个 样品进行拉剪实验，算取平均值以获得平均剪切 强度. 使用 INSPEKT Table 100 kN 拉伸试验机进 行拉伸剪切试验. 测试速度为 0.2 mm·min−1 . 图 1 显示了拉伸剪切试验样品的几何形状，图中 h0 表 示轧后复合板的厚度与拉剪试样的宽度均为 h0， h1 表示 AZ31B 层的厚度，（1.5～2）×h1 表示待测结 合区的宽度为 1.5 到 2 倍的 h1 . 沿轧制方向提取用于微观组织观察的试样. 将试样表面用金刚砂纸研磨至 5000#，并用粒径为 0.5 μm 的 Al2O3 悬浊液抛光，抛光后用腐蚀剂（配 比为：1 g 草酸，1 mL 浓硝酸，1 mL 冰乙酸，150 mL 水）对 AZ31B 基体侧进行腐蚀. 使用光学显微镜 （OM，ZEISS Scope A1）和扫描电子显微镜（SEM， JSM-IT500）观察金相组织和拉剪断口形貌，通过 配备有能量色散谱仪（EDS）的扫描电镜检测界面 上的元素分布. 2    实验结果与讨论 2.1    轧制速度的确定 复合板的结合强度主要受两个因素影响，一 是复合板界面结合程度（面积结合率、元素扩散 等），二是轧后复合板中力学性能相对较低的板材 基体强度，金属基材的晶粒为等轴晶粒可以使得 板材力学性能更加稳定，有利于提高复合板的结 合性能. 应变速率是影响晶粒状态的重要因素，因 此本文实验的第一项工作为确定合理的轧制速 度. 7075 铝合金的力学性能远高于 AZ31B 镁合金 的力学性能，因此镁基体性能决定 7075/AZ31B 复 合板的结合性能，综上，本文实验着重研究镁侧的 组织变化规律. 根据前人的研究，350～420 ℃ 是热轧制备铝/ 镁复合板合理的轧制温度范围，另外，当压下率为 45% 时复合板可以实现较好的冶金结合[18−19] ，因 此，采用 350 ℃、压下率 45% 的轧制参数，进行轧 制速度为 50、100 和 150 mm·s−1 的轧制实验. 图 2 为 7075/AZ31B 复合板在 350 ℃、45% 压下率下，不 同轧制速度时镁合金基体的金相组织，在 50 mm·s−1 轧制速度下，金相组织呈现为杂乱的轧制态，存在 较为明显的剪切带；轧制速度为 100 mm·s−1 时，产 生了部分动态再结晶，细化等轴晶粒开始出现，在 剪切带处存在明显的细小等轴晶粒层；150 mm·s−1 轧制速度时，发生了完全动态再结晶，所有晶粒处 于等轴状态，这说明提高应变速率可促进镁合金 动态再结晶进程，此实验结果与文献 [20] 的研究 结果一致. 另外，随着轧制速度的增加，镁合金与 轧辊的接触时间变短，与轧辊热交换而损失的热 量越少，使得轧后板坯的温度随着轧制速度的增 加而变高，说明温度在变形期间对激活镁合金动 态再结晶过程起重要作用，与文献 [21] 的研究结 果相同. 综上所述，当轧制速度为 150 mm·s−1 时， 镁合金基体发生完全动态再结晶，所有晶粒均为 等轴晶粒，此时板材力学性能更加稳定，有利于提 高 7075/AZ31B 轧制复合板的结合性能. 因此，本 文在接下来不同温度和压下率下制备铝镁复合板 的实验中轧制速度选取为 150 mm·s−1 . h0 h0 h1 7075 1 mm 50 mm 1 mm AZ31B (1.5~2)×h1 图 1    拉伸剪切试验样品示意图 Fig.1    Schematic of the tensile shear test sample 20 μm (b) (c) 20 μm 20 μm (a)图 2    不同轧制速度下复合板镁基体金相组织（350 ℃，压下率 45%）. （a） 50 mm·s−1；（b） 100 mm·s−1；（c） 150 mm·s−1 Fig.2    Metallographic structure of the Mg composite matrix under different rolling speeds (350 ℃, 45% reduction rate): (a) 50 mm·s−1; (b) 100 mm·s−1; (c) 150 mm·s−1 · 622 · 工程科学学报，第 42 卷，第 5 期