铝合金及其颗粒增强复合材料的SIMA半固态成型研究

【摘要】： 金属基复合材料具有高的比强度、比模量、耐高温、耐磨等特殊性能,早已成为当今世界范围内材料科学的一个重要主攻方向。 成型方式是限制复合材料发展的一个关键难点。半固态成型中的应变诱发熔化激活(Strain Induced Melt Activation)法,简称SIMA法,是具有发展前景的方法。目前未见关于SIMA法半固态加工颗粒增强金属基复合材料部件的报导。 本文针对铝合金及其复合材料的SIMA法半固态浆料制备方法展开研究,探讨SIMA半固态组织演变机理。为充分掌握基体材料的特性,基体材料采用了商用Al2024棒材和Al-3%Si两种材料,复合材料材料采用了SiC_p/Al-3%Si。 本文提出了SIMA半固态浆料的球状晶粒的形成机理、半固态保温的晶粒合并物理模型、半固态保温晶内液相的形成机理、复合材料半固态保温过程增强颗粒对组织形成的影响。同时综合考虑了多向应力状态对组织形成的影响。采用有限元方法模拟了材料内部的热残余应力,模拟时综合考虑了颗粒的形状、大小、体积百分率及气孔的大小、分布对热残余应力的影响。