研究人员开发不对称冷轧工艺 用以制造高性能铝基复合材料

• 2023-08-10 12:31:10 来源：盖世汽车

(资料图片)

作为富有前景的金属基复合材料之一，高熵合金颗粒（HEAp）增强铝基复合材料（AMC）具有优异的机械性能，包括高强度、耐久性和可塑性。然而，HEAp也会产生结构性缺陷，如微裂缝和微孔，可能引起问题。

据外媒报道，中南大学的研究团队正在探索一种制造高性能HEAp/AMC平板的新方法。该团队开发了一种名为不对称冷轧（ACR）的技术，可以结合冷轧和不对称轧制（AR）的优点。

AR是钢铁制造中一项成熟的技术，主要是使金属板材通过轧钢机。该工艺可以根据板材厚度均匀施加大的剪切应变，帮助减少缺陷数量。AR和ACR之间唯一的区别在于工作温度。AR在室温下进行，而ACR是在通过液氮达到的低温下进行的。

以往研究表明，ACR可以改善HEAp/AMC板材的机械性能。但在ACR过程中相应的强化机制以及机械性能与微观结构之间的联系尚不明了。为了了解这一点，研究人员分别利用AR 298K和ACR 77K制备了HEAp/AMC板，并使用扫描和透射电子显微镜技术对其进行了分析，同时进行拉伸和硬度测试。

他们发现，通过AR和ACR制备的薄片，存在重要的微观结构差异。通过低温处理得到的板材，具有更少的微孔、更细的晶粒尺寸和更高的位错密度。此外，机械测试表明，ACR板材比AR板材具有更高的延展性和强度。研究负责人喻海良教授表示：“通过ACR法制备的3 wt% HEAp/AMC，可以实现253 MPa的极限抗拉强度，比AR法制备的板材高13.5%。”

据观察，ACR和AR之间的差异，主要源于HEAp/AMC的体积收缩效应。喻教授表示：“铝合金的体积收缩效应越大，铝就会越紧密地包裹在增强HEAp上，从而增强基质和颗粒之间的结合度。由于在低温环境中体积收缩效应较大，ACR可以发挥重要作用，防止因HEAp/AMC板材塑性变形过大而造成缺陷。”

总体而言，在开发航空航天和汽车行业使用的新合金方面，ACR有望发挥关键作用，甚至可能成为首选技术。

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