镁铝复合板的拉深成形行为及其变形微观机制

镁铝复合板兼具镁合金轻质和铝合金耐蚀的性能优势，通过冲压成形制造出各种薄壁制件，在航空、航天、汽车及电子工业具有广阔的应用前景。但作为一种新型板材，其塑性成形理论尚未建立。 本项目研究了不同轧制工艺下Al/Mg/Al复合板的界面微观组织结构，表明一定温度下保温时，其层界面将主要生成Mg17Al12、Al3Mg2两种金属间化合物，并建立了化合物层厚度随温度及保温时间生长的动力学方程，结果表明其生长符合抛物线规律； 针对具有较高界面结合强度的热轧薄层复合板，提出了两种在界面上只产生单一应力的新测试方法，即界面法向结合强度采用四点弯曲法进行测试，界面切向结合强度采用无约束覆层-单轴拉伸法（UCC-UT）； 通过胀形实验得出不同温度下Al/Mg/Al复合板的成形极限图，在此基础上研究了拉深成形条件对复合板成形行为的影响，结果表明，镁铝复合板在成形温度200℃，凸模温度50℃，拉深速度15mm/min，凹模圆角半径10mm的条件下，极限拉深比达到最大值3.1，高于同条件下AZ31单板的极限拉深比。本项目的研究成果为后续制备组织可控的镁铝复合板及其进一步冲压成形工艺提供了实验及理论依据，对镁铝复合板的进一步工业化应用具有重要意义。

镁铝复合板兼具镁合金轻质和铝合金耐蚀的性能优势，通过冲压成形制造出各种薄壁制件，在航空、航天、汽车及电子工业具有广阔的应用前景。但作为一种新型板材，其塑性成形理论尚未建立。本项目在前期成功制备镁铝复合板的基础上，运用金属薄板成形实验方法，研究两种典型层界面结构的镁铝复合板的拉深成形行为，结合微观组织结构分析和力学性能测试，研究镁铝复合板在拉深变形过程中各组元板及层界面的结构和性能变化规律，揭示各组元板塑性变形和层界面变形协调的微观机制（包括各组元板塑性变形过程中所开动的位错滑移系统和镁合金板的孪生系统及其与层界面金属间化合物相的交互作用，以及它们在层界面处的相互协调机制），阐明镁铝复合板拉深成形性能、成形质量与成形条件间的关系，为镁铝复合板拉深成形同时也为设计和制备适合拉深成形的镁铝复合板提供理论及实验依据。

系统研究具有减振、降噪特性的复合减振钢板(Sandwich Sheet Metal)拉深成形过程三层材料(两侧为金属板，中间为非金属连接材料)的变形机制和各种缺陷的演化机理，根据试验结果研究建立适用于减振钢板拉深成形过程的界面连接与接触模型、起皱分离模型、成形极限图和回弹预测方法，实现对减振钢板成形过程的数值模拟。通过与试验结果比较和改进，使提出的计算模型可准确模拟减振钢板拉深等冲压成形工艺。利用基于物理实验和数值模拟的灵敏度分析方法，揭示材料性能和关键工艺参数对减振钢板成形质量的影响规律,并建立缺陷控制的方法。研究成果将对控制减振钢板的冲压成形质量，进一步扩大减振钢板在制造业的应用范围，具有重要的理论意义和应用价值。

镁合金材料表面缺口敏感性强、韧性低、抗腐蚀能力差等缺点严重制约了其轻质高强优势的发挥和应用。本项目提出采用爆炸焊接 热/冷轧制技术制备大面积覆铝镁基复合板材，探索铝/镁界面接合机理及塑性变形行为。研究铝/镁合金爆炸焊接过程的动力学行为、材料极速流变态势、大塑性变形位错滑移和接合界面形成等机制，探究塑性连接或微区冶金接合的微观机理、界面形态、组织结构、力学性能及其影响因素，分析铝/镁合金爆炸焊接的适应性和相容性的关键基础问题；研究铝/镁合金爆炸复合板轧制过程中的热力耦合问题，探究异种晶体结构连接界面的协调塑性变形的微观机制；进一步探讨覆铝镁基层状复合材料界面的静态和动态力学响应、界面损伤和断裂机理，建立镁基异质界面塑性变形模型，促进镁基层状复合材料塑性变形基础理论的发展。项目有助于镁基层状复合材料的合理设计制造、安全使用和服役寿命预测，具有较大的科学意义和应用价值。