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喷射沉积材料压缩和轧制变形规律研究

詹美燕  
【摘要】:喷射沉积技术作为一种先进的材料制备新技术,已经被广泛应用于制备合金及金属基复合材料。然而喷射沉积材料通常存在一定量的孔隙,颗粒表面存在一定厚度的氧化膜,颗粒之间未能完全达到良好的冶金结合状态,因此需要进行后续致密化和塑性变形才能获得理想的组织和性能。本文对喷射沉积多孔材料的致密化和塑性变形规律及机理进行了深入的研究。通过对喷射沉积材料的压缩和轧制变形规律及断裂行为的研究,揭示了变形工艺条件对多孔材料变形行为和断裂行为的影响规律。采用两种新型的轧制工艺,有效地提高了多孔材料的轧制成形性能,避免了喷射沉积材料轧制过程中裂纹的形成和扩展,这对喷射沉积多孔材料的致密化和塑性变形的研究具有重要的指导意义,有利于喷射沉积材料的产业化和推广应用。本论文的主要研究内容和研究结论如下: (1)对喷射沉积FVS0812耐热铝合金材料的室温和高温压缩变形和断裂行为进行了研究。 在不同摩擦条件下对喷射沉积材料进行了室温压缩实验,通过测量圆柱体试样表面网格变形前后尺寸的变化,确定了高向与径向应变。实验结果表明,喷射沉积材料的室温压缩变形具有以下特点:材料的相对密度在压缩变形初期增加很快,此后随着压缩应变的增加,密度变化趋于平缓;在轴向应变相同时,喷射沉积材料的径向应变比致密材料的小,侧面鼓形现象不明显,因鼓形而造成的周向拉应力也较小;显微组织观察结果表明,喷射沉积材料压缩致密化过程中孔洞的变形经历了如下过程:孔洞塌陷变形;大尺寸孔洞变形为分散分布的小孔洞;孔洞延伸并压缩变形为线状;孔洞消失。 在Gleeble-1500热模拟试验机上对喷射沉积材料热压缩流变行为进行了系统的研究。实验结果表明,与致密金属相比,在高温压缩变形过程中喷射沉积材料的应变硬化现象突出,在本实验条件下没有出现明显的应变软化现象;多孔材料流变应力呈稳态特征的临界变形温度和应变速率比致密材料大;当应变速率较小时,变形温度对径向应变的影响较明显,径向应变随变形温度的升高而增加。 喷射沉积材料压缩断裂行为的研究结果表明:接触表面的摩擦系数越大,圆柱形试样由于变形不均匀而造成的鼓形越明显,出现周向裂纹的应变也越小;接触表面的摩擦系数越小,上下表面越容易形成裂纹。多孔材料压缩变形的断裂应变随着变形温度的升高而增大。 (2)对喷射沉积多孔材料的轧制变形规律和断裂行为进行了研究。 根据轧制前后轧件尺寸、轧件表面网格尺寸的变化特点,研究了喷射沉积


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