B4Cp/6061铝基复合材料的热变形特征及加工图

摘要

铝基复合材料具有高比强度，高比模量，良好的高温性能及耐磨性能等优点，在航空航天等领域具有广阔的前景。由于在铝合金中添加了硬相质点，给铝合金的热加工变形带来了困难。因此，研究B4Cp/6061铝基复合材料的热变形行为具有重要的理论意义和应用价值。
　　 本文通过在Gleeble-1500热模拟机上对B4Cp/6061铝基复合材料进行高温压缩试验，探讨了摩擦对热变形行为的影响，研究了B4Cp/6061铝基复合材料的高温变形行为，揭示了变形温度、变形速率对流变应力的影响，通过基于动态材料模型建立了B4Cp/6061铝基复合材料的热加工图，结合金相观察和扫描分析，对B4Cp/6061铝基复合材料的高温变形特征及显微组织演变进行了研究。主要结论如下:
　　 (1)摩擦对本实验的的影响较大，摩擦校正后的流变应力值均小于试验获得的数据，且随着变形的进行，摩擦的影响越来越大。
　　 (2)揭示了B4Cp/6061铝基复合材料的流变应力特征，流变应力受变形温度和应变速率的影响显著，随着变形温度的升高和应变速率的降低，流变应力减小。变形初期，应力值随应变的增加迅速提高，显示出明显的加工硬化效应;当应力值达到峰值后，随着变形增加，流变应力逐步降低，B4Cp/6061铝基复合材料出现明显的软化现象。
　　 (3)通过回归法建立了流变应力双曲正弦本构方程，获得了热变形激活能和相关的材料参数:应力指数n=6.078、应力水平参数α=0.019mm2/N、结构因子A=1.62×1010s-1、热变形激活Q=151.27kJ/mol。
　　 (4)根据热加工图理论，以动态材料模型为基础建立了B4Cp/6061铝基复合材料的热加工图，结果表明:在应变0.9的条件下，变形温度480～500℃、应变速率为0.02～0.05s-1的范围内，功率耗散率η出现最大值，峰值效率为58％，并且与稳定区相对应，是最佳的加工区域。

目录

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摘要

第一章 文献综述

1．1 金属基复合材料

1．1．1 金属基复合材料的特性

1．1．2 金属基复合材料的分类

1．2 铝基复合材料

1．2．1 铝基复合材料的概述

1．2．2 不同增强体的铝基复合材料

1．2．3 不同颗粒的铝基复合材料

1．2．4 颗粒增强铝基复合材料的增强机制

1．3 铝基复合材料的热变形行为及加工图

1．3．1 铝基复合材料的高温热变形行为

1．3．2 铝基复合材料的加工图

1．4 碳化硼铝基复合材料

1．4．1 碳化硼颗粒概述

1．4．2 B4C／Al复合材料的结构和性能

1．4．3 B4C／Al复合材料的应用

1．5 论文选题意义及研究内容

第二章 实验方法与过程

2．1 实验材料

2．2 实验方案

2．3 组织观察

第三章 流变应力—应变曲线及摩擦修正

3．1 引言

3．2 摩擦对变形的影响

3．2．1 摩擦的影响因素

3．2．2 摩擦的不利影响

3．3 摩擦修正

3．3．1 修正方法

3．3．2 修正前后的真应力—真应变曲线

3．4 流变应力—应变曲线

3．5 本章小结

第四章 B4Cp／6061铝基复合材料的高温塑性本构方程

4．1 引言

4．2 应力-应变本构方程基本理论

4．3 变形条件对合金流变应力的影响

4．4 B4Cp／6061铝基复合材料常数

4．6 本章小结

第五章 B4Cp／6061铝基复合材料的加工图研究

5．1 引言

5．2 加工图的理论基础

5．2．1 动态材料模型

5．2．2 功率耗散图

5．2．3 连续失稳判据

5．3 热加工图的构造

5．3．1 计算过程

5．3．3 B4Cp／6061铝基复合材料加工图

5．3．4 B4Cp／6061铝基复合材料加工图的分析

5．4 显微组织分析

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果