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Laves相NbCr_2基合金的热变形行为及其热加工图研究

韩文文  
【摘要】:Laves相NbCr2基合金是一种具有密排拓扑结构的金属间化合物,其作为高温结构材料具有极大的应用潜力。目前有关采用机械合金化+热压烧结工艺路线制备的Laves相NbCr2基合金的室温增韧、高温抗氧化性能、软第二相增韧以及合金化增韧等基础性研究很多,然而对其在高温下的热变形行为及热加工图的研究则鲜有报道。 本研究通过等温恒应变速率压缩实验,得到了Cr-12Nb两相NbCr2/Cr合金和Cr-77.5Nb两相NbCr2/Nb合金在温度800℃、1000℃、1200℃和应变速率0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1条件下高温变形时的应力-应变曲线,探讨了变形温度、应变速率、应变等参数对合金流动应力的影响。 在实验条件内,Cr-12Nb和Cr-77.5Nb两种合金的应力-应变曲线变化趋势基本相同,即流动应力随着变形温度的降低或应变速率的增大而增大,同时伴随着峰值应力的增大。温度为800℃和1000℃时,应力-应变曲线呈流变软化型;温度为1200℃时,应力-应变曲线近似为稳态流动型。 根据所获得的应力-应变曲线数据,对这两种合金进行Arrhenius方程适应性检验,结果表明Arrhenius方程并不适合用来描述Laves相NbCr2基合金的热变形行为,因此在其基础上提出了适用于Laves相NbCr2基合金的本构关系模型,并采用逐步回归法确定模型中各项的系数,构建合适的本构关系。误差分析表明,所确定的本构关系精度分度达到92.1%和90.7%,可以满足工程上的应用要求。 基于动态材料模型以及Murty和Prasad两种失稳准则,建立了Cr-12Nb和Cr-77.5Nb两种合金在不同应变下的加工图。经过对比分析发现,在实际加工过程中应以基于Prasad准则建立的加工图为准。结果表明:Cr-12Nb合金较佳的塑性加工参数范围为950℃~1170℃、0.001s-1~0.005s-1和1170~1200℃、0.01s-1~0.1s-1,最佳的塑性加工参数范围位于1100℃、0.001s-1附近;Cr-77.5Nb合金较佳的塑性加工参数范围为950~1200℃、0.001s-1~0.006s-1,最佳的塑性加工参数范围位于1100℃、0.001s-1附近。


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