快速凝固AlFeVSi耐热铝合金组织性能及大规格材料制备工艺的研究

摘要

快速凝固耐热铝合金是一种高比强、高比刚、耐高温轻质结构材料,可在150-350℃(甚至更高)的温度范围内替代钛合金或钢材使用.过去多采用快速凝固制粉(雾化制粉、或平面流甩带—研磨制粉)—粉末冶金技术来制备,然而,在制备大规格构件时,喷射沉积集快速凝固、半固态加工和近终成形加工于一体,具有其独到优势得到了普遍关注,有可能成取代为快速凝固制粉工艺,用于研制快速凝固耐热铝合金大规格材料.该论文综合评述了快速凝固耐热铝合金、快速凝固—粉末冶金技术以及喷射沉积工艺的研究进展与现状,针对快速凝固AlFeVSi合金研究中发现的异常现象,以及研制喷射沉积AlFeVSi合金大规格管材和锻件所急需解决的问题,以快凝粉末AlFeVSi合金为对比材料.

目录

文摘

英文文摘

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第1章文献综述

1.1引言

1.2快速凝固耐热铝合金研究状况以及其应用前景

1.2.1起源与进展

1.2.2研制原理与合金化原则

1.2.3快速凝固AlFeVSi系铝合金

1.2.4快速凝同耐热铝合金的研制、开发与应用

1.3快速耐热铝合金RS/PM技术的发展现状与应用前景

1.3.1雾化制粉与平面流铸造工艺

1.3.2快速凝同耐热铝合金粉末的固结成型及后续加工工艺

1.4喷射沉积工艺的研究进展与应用前景

1.4.1喷射沉积工艺的研究进展

1.4.2喷射沉积基本原理

1.4.3喷射沉积工艺的主要优势

1.4.4喷射沉积在一些新型铝合金生产中的成功应用

1.4.5喷射沉积在快速凝固AlFeVSi合金研制中应用现状

1.5快速凝固AlFeVSi合金大规格材料研制尚存在的主要问题

1.6本论文的主要研究目的与内容

第2章喷射沉积AlFeVSi合金坯及其成型制品的组织性能特征

2.1引言

2.2试验方案与过程

2.3喷射沉积AlFeVSi合金坯的组织性能特征

2.3.1孔隙与原始颗粒界面

2.3.2喷射沉积AlFeVSi合金坯的相组成与显微组织特征

2.3.3喷射沉积AlFeVSi合金坯的的力学性能与断裂行为

2.4喷射沉积AlFeVSi合金成型制品的组织性能特征

2.4.1喷射沉积坯和粉末冷压坯挤压棒材组织性能的对比

2.4.2喷射沉积坯和粉末冷压坯挤压管材组织性能的对比

2.4.3组织不均匀性与残留原始颗粒界面对拉伸变形与断裂行为的影响

2.5本章小结

第3章快速凝固AlFeVSi合金高温热暴露过程中Al12(Fe,V)3Si颗粒粗化行为与组织热稳定性

3.1引言

3.2试验方案与过程

3.3喷射沉积微胞状结构的分解与Al12(Fe，V)3 Si稳定化转变

3.3.1喷射沉积薄片加热过程中的相转变

3.3.2微胞状结构的分解与过饱和固溶体脱溶

3.3.3 Al12(Fe,V)3Si颗粒的粗化与稳定化转变

3.4高温热暴露过程中相结构稳定性与颗粒粗化行为

3.4.1 α-Al+Al12(Fe，V)3Si散布型两相组织的高温热稳定性

3.4.2散布型两相合金中颗粒粗化行为的理论分析

3.4.3热轧板中Al12(Fe,V)3Si颗粒低于500℃的粗化动力学

3.5快凝AlFeVSi合金轧板中的位错与高温位错反常增殖

3.5.1快凝AlFeVSi合金轧板组织高度细化导致位错密度极低

3.5.2高温热暴露过程中伴随着颗粒粗化和晶粒长大而位错反常增殖

3.5.3高温热暴露过程位错反常增殖的机理

3.6本章小结

第4章喷射沉积AlFeVSi合金塑性变形行为以及高温流变本构关系的热/力模拟研究

4.1引言

4.2试验方案与过程

4.3快速凝同AlFeVSi合金在2 5～400范围内变形行为

4.3.1快速凝固AlFeVSi合金25～400℃范围内力学性能随拉伸温度的变化

4.3.2快速凝固AlFeVSi合金25～400℃的拉伸变形应力—应变曲线

4.3.3喷射沉积AlFeVSi合金25～400℃压缩变形真应力—真应变曲线

4.3.4快凝AlFeVSi合金25～400℃塑性变形微观机制与中温脆性机理的探讨　

4.4喷射沉积AlFeX合金在350-550℃范围里塑性变形行为

4.4.1高温压缩真应力-真应变曲线以及峰值应力摩擦修正

4.4.2喷射沉积AlFeVSi高温塑性变形的Zener-Hollomon的本构关系

4.4.3基于Rosler-Artz物理模型的喷射沉积AlFeVSi高温塑性变形本构关系

4.4.4喷射沉积AlFeVSi高温塑性变形行为有关材料参数的评价

4.4.5喷射沉积AlFeVSi高温塑性变形微观机制以及高温强化机理的探讨

4.5本章小结

第5章快速凝固AlFeVSi合金回复与再结晶过程以及退火硬化行为研究

5.1引言

5.2试验方案与过程

5.3快速凝固AlFeVSi合金高温热暴露过程的退火软化与硬化

5.3.1快凝AlFeVSi合金板材硬度与热暴露温度的变化关系

5.3.2快凝AlFeVSi合金冷轧板硬度随热暴露时间的变化

5.3.3快凝AlFeVSi合金冷轧板拉伸力学性能随热暴露条件的变化

5.4快凝细粉制AlFeVSi冷轧板退火过程中的显微组织演变规律

5.4.1雾化细粉制冷轧板的显微组织以及位错分布

5.4.2雾化细粉制冷轧板退火过程中的显微组织演变以及回复与再结晶行为

5.5喷射沉积AlFeVSi合金冷轧板退火过程中的显微组织演变规律

5.6快凝AlFeVSi合金冷轧板退火硬化现象可逆性以及硬化机理

5.7本章小结

第6章喷射沉积AlFeVSi合金挤压成型工艺研究与大规格高性能挤压管的制备

6.1引言

6.2试验方案与过程

6.3喷射沉积管坯挤压过程中应力应变状态与金属流变规律

6.4挤压突破力与挤压温升效应的估算

6.4.1挤压突破力估算

6.4.2挤压温升的估算

6.5影响挤压制品组织性能的主要因素及其影响规律

6.6大规格挤压管材的制备以及其组织性能

6.7本章小结

第7章喷射沉积AlFeVSi合金强力旋压工艺研究与大规格高性能薄壁旋压管的制备

7.1引言

7.2试验方案与过程

7.3管材强力减薄旋压过程及常见表观缺陷

7.4未挤压成型的喷射沉积管坯强力减薄旋压过程中的致密化

7.5影响喷射沉积挤压管旋压后组织性能的主要因素及其规律

7.5.1强力减薄旋压后管材的显微组织与残留原始粉末界面

7.5.2强力减薄旋压变形后条带组织中的亚结构形态

7.5.3旋压温度、累积减薄率对旋压管力学性能的影响

7.6导弹舱段用大规格旋压管件的制备及其组织性能

7.7本章小结

第8章喷射沉积AlFeVSi合金锻造成型工艺研究与大规格高性能锻件的制备

8.1引言

8.2试验方案与过程

8.3镦粗过程中锻造损伤与锻压道次极限压下率确定

8.3.1应力应变状态及锻造损伤

8.3.2塑性评定试验与锻压道次极限压下率确定

8.4喷射沉积坯在锻压过程中的致密化与组织性能变化

8.4.1沉积坯高温模锻

8.4.2压实坯自由锻造

8.4.3压实坯钢包套自由锻造

8.4.4压实坯铝包套模锻

8.5鱼雷汽缸体用大规格锻件的制备以及其性能达标情况

8.6本章小结

第9章结论

参考文献

攻读博士学位期间发表学术论文情况

致谢

个人简历