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半固态铝铁合金压缩性能与蠕变性能的研究

张韶华  
【摘要】: 近年来,半固态加工技术得到了快速发展,其应用已从传统的亚共晶铝合金发展到过共晶合金中,使一些具有粗大第二相合金的组织细化成为可能。本课题组已开发了过共晶铝铁基合金半固态成形技术,实现了该类合金力学性能的提高,使这种合金的商业应用成为可能。然而,类似于过共晶铝铁类合金的半固态触变行为的研究工作尚未开展,而合金在半固态区间的触变变形行为,对其半固态成形的工艺性和最终合金性能有重要的影响,也是制定成形工艺的主要依据。为此,本文开展了半固态Al-5.5Fe合金压缩变形特性的研究,并对合金的蠕变性能进行了检测,分析了蠕变变形机制,目的是进一步完善该类合金的半固态成形技术。 研究结果表明,铝铁基合金在半固态温度压缩变形时,随着变形温度的升高,真应力降低,640℃变形的真应力峰值只有610℃的八分之一左右;随着变形速率的增加,真应力也增大,当应力达到最大值后会发生应变—软化现象;变形程度不同时,随着变形程度的增加,真应力随着增加。 合金在不同的变形量、变形温度和变形速率下压缩时,其内部液固两相的流动方式和变形机理是不同的。变形试样中心和边缘区域的变形情况也不同,中心区域固相颗粒的变形程度大于边缘区域。当变形量很小(ε=0.22)时,心部变形机理以液相流动为主,变形程度增大(ε=0.69)变为液固相混合流动机理,当变形程度高(ε=1.79)时,则是固相晶粒相互滑动和塑性变形。而边部以固液相混合流动作用为主。当变形温度升高,心部从固相塑性变形机理变为固液相混合流动与固相粒子滑动机理,而边部则从液固混合机理变为液相流动为主。 铝铁基合金对蠕变温度和蠕变应力有较大的敏感性。在试验温度为200℃、250℃、300℃,蠕变应力为30MPa、50MPa、70MPa、80MPa、100MPa条件下,Al-5.5Fe合金的稳态蠕变速率均符合半经验公式ε=Aσnexp(-Qa/RT)。Al-5.5Fe合金的应力指数n平均值为6.012,表观激活能Qa为229.72KJ/mol。


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