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《中南大学》 2009年
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Monel合金/Cu爆炸复合棒结合界面微结构观测及其复合过程数值模拟分析

李威  
【摘要】: 本文主要对Monel合金/Cu爆炸复合棒的界面结合层进行了微观组织结构观察及研究,并对其复合过程进行了数值模拟及分析。得出了如下结论: 1.利用金相显微镜(OM)对Monel合金/Cu双金属爆炸复合棒的界面形貌进行了观察,并对比了三种状态(爆炸态、退火态和旋锻加工态)下复合界面的形貌及其两侧基体组织的变化。结果表明:在此工艺条件下制备的Monel合金/Cu爆炸复合棒的结合界面呈规则的正弦波状;界面两侧组织沿爆轰方向(复合方向)被拉长并随波形弯曲。退火后结合区的波形依然存在,Cu侧的再结晶组织存在大量退火孪晶,Monel合金侧的纤维组织沿界面弯曲程度有所减缓;界面熔块处晶粒组织更加明显。经旋锻加工后,结合区波形变得更加扁平,熔层组织进一步破碎;Cu侧再结晶晶粒碎化;Monel合金侧基体组织的流线型更加明显。 2.利用透射电镜(TEM)对Monel合金/Cu爆炸复合棒结合界面的微观组织结构进行了观察及研究。结果表明:Monel合金/Cu爆炸复合棒界面结合层由熔区、热影响区和形变区组成。熔区主要由含Ni和Cu元素的非晶和微晶构成,从而进一步证实了爆炸复合的冶金结合机理;热影响区则由微晶和再结晶组织组成;形变区则由变形显微带组成。界面层两侧基体组织变形严重,晶内位错密度较高,且存在大量形变孪晶。 3.采用非线性显式动力学软件AUTODYN对Monel合金/Cu爆炸复合棒的复合过程,及其特有的现象(如:射流和波形界面的产生)进行了数值模拟。结果表明:数值模拟结果较准确地再现了整个复合过程、重现了射流产生和波形界面的形成过程;所得碰撞区域各动态变量的分布与理论计算相符;碰撞区域的应变及应变率分布表明界面处存在一层剧烈的剪切变形区,碰撞区域温度分布表明此复合过程是一种达到材料熔点的冶金结合,界面两侧明显的温度梯度说明存在热影响区,这些结果都与实验结果相吻合;在管棒复合过程中,最大压力值由模型的中心轴位置逐渐过渡到碰撞点处。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG456.6

【参考文献】
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