收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

快速凝固AlFeVSi耐热铝合金组织性能及大规格材料制备工艺的研究

肖于德  
【摘要】:快速凝固耐热铝合金是一种高比强、高比刚、耐高温轻质结构材料,可在150-350℃(甚至更高)的温度范围内替代钛合金或钢材使用。过去多采用快速凝固制粉(雾化制粉、或平面流甩带—研磨制粉)—粉末冶金技术来制备,然而,在制备大规格构件时,喷射沉积集快速凝固、半固态加工和近终成形加工于一体,具有其独到优势得到了普遍关注,有可能成取代为快速凝固制粉工艺,用于研制快速凝固耐热铝合金大规格材料。 本论文综合评述了快速凝固耐热铝合金、快速凝固—粉末冶金技术以及喷射沉积工艺的研究进展与现状,针对快速凝固AlFeVSi合金研究中发现的异常现象,以及研制喷射沉积AlFeVSi合金大规格管材和锻件所急需解决的问题,以快凝粉末AlFeVSi合金为对比材料,开展了如下几个方面的研究工作。 研究了喷射沉积AlFeVSi合金坯及其成型制品的组织性能特征。结果表明,喷射沉积AlFeVSi合金坯中存在微观组织不均匀性,但采用合适的工艺,仍然可以制备高性能喷射沉积AlFeVSi合金材料。 研究了快速凝固AlFeVSi合金高温热暴露过程中Al_(12)(Fe,V)_3Si颗粒粗化行为以及组织热稳定性。结果表明,快凝细粉AlFeVSi合金高温热暴露时,低于500℃,Al_(12)(Fe,V)_3Si仅发生Ostwald粗化,高于550℃,Al_(12)(Fe,V)_3 Si则在晶界聚集,甚至有θ-Al_(13)Fe_4针、块状相形成。伴随着颗粒粗化和晶粒长大,出现位错反常增殖现象。Al_(12)(FeV)_3Si相颗粒粗化行为服从LSW颗粒粗化模型,其粗化速率由Fe溶质原子的体扩散和界面扩散共同决定,在420~520℃的温度范围内,粗化速率常数极低,数量级处于10~(-24)~10~(-26)m~3·h~(-1),名义扩散激活能Q_(EXP)=208kJ·mol~(-1),介于Fe原子体扩散激活能Q_(diff)(259kJ·mol~(-1))和沿界面扩散激活能Q_(inter)(146kJ·mol~(-1))之间。 研究了喷射沉积AlFeVSi合金在不同温度条件下的塑性变形行为规律。结果表明,快凝雾化粉末AlFeVSi合金加工硬化率低,甚至呈加工软化,100~300℃存在中温脆性区。构建了喷射沉积AlFeVSi合金高温塑性变形基于Zener-Hollomon参数法的唯象本构关系和基于Rosler-Artz模型的物理本构关系。R-A物理模型可以很好地诠释喷射沉积AlFeVSi合金高温塑性变形过程n大于8和Q大于142KJ/mol,但高度细化的组织特征、微观不均匀性以及高温不稳定性也导致了喷射沉积AlFeVSi合金高温塑性变形行为偏离R-A模型所预测的规律。 研究了快凝AlFeVSi合金回复与再结晶过程以及退火硬化行为。结果表明,快速凝固AlFeVSi合金冷轧板在200~525℃的温度范围内出现了退火硬化现象,这种退火硬化现象更易出现在大变形量冷轧且组织高度细化的冷轧板的退火过程中,具有可逆性。快速凝固AlFeVSi合金冷轧板开始出现退火软化的温度约为500℃,剧烈退火软化的再结晶温度约为550℃。高于550℃退火,冷轧板硬度、强度剧烈下降,这是冷轧板中同时发生了Al_(12)(Fe,V)_3Si颗粒急剧粗化、聚集、失稳过程和α—Al基体的再结晶与晶粒长大过程的结果。喷射沉积冷轧板也会出现退火硬化现象,但不及快速凝固雾化粉末制冷轧板的 强烈,且随粗大组织增多而退火硬化减弱,甚至表现为退火软化。 针对组织高度细化的快凝AIFeVsi合金中初始位错密度低、自由滑移程短和位错恢 复强烈的特点,提出了一个塑性变形新模型,很好地了解释快凝AIFevsi合金的低加工 硬化率和提早失稳断裂现象,解释了伴随着应变硬化效应的中温脆性现象,解释了加工 软化和退火硬化现象。 研究了挤压、旋压或锻造等热加工工艺条件与参数对加工制品的表观质量和组织性 能的影响规律,结果表明,采用软铝包套挤压可降低挤压突破力和挤压温度,400一450 ℃长时预热而高温(挤压温度)短时加热的分级加热可起到缩短高温滞留时间的作用, 提高R:参量有利于氧化膜充分破碎和粉末结合强度提高,这些措施均有利于改善挤压制 品的室温、高温力学性能。降低旋压温度,减少高温滞留时间,增大累积减薄率,均有 利于提高旋压管材的室温、高温强度和塑性。钢包套锻造、铝包套模压均可以在较小的 高向压缩变形率(累积45一80%)条件下实现锻坯有效致密化和粉末间良好结合,从而 获得良好的强度与塑性。 最后,采用喷射沉积工艺制坯,在国内现有压力加工工装设备条件下,制备了快速 凝固AIFeVSi合金高性能大规格(外径大于4lomm,壁厚大于15mm)挤压管材;挤压 管可以旋压成直径必内380mm,厚2.smm,长度大于I000mm的高性能薄壁管材;制备 了直径价45Omm高性能锻件。如此大规格快速凝固耐热铝合金挤压管、旋压薄壁管、锻 件的研制,国内外目前尚无报道。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 卢忠发;;气体雾化法制成的快速凝固钢高温合金和钛粉末的生产与特性[J];航空材料;1987年02期
2 戴圣龙,王田珍,焦成革,李裕仁,柴世昌,于桂复;快速凝固Al-Li-Mg-Cu-Zr合金粉末除气机制的研究[J];材料工程;1994年Z1期
3 吴晓震,苏华钦,张谨平,王世栋,金嘉陵;快速凝固Ni-Ti合金显微组织的研究[J];东南大学学报;1994年05期
4 陈隆庆,沈宁福,张东捷,孙国雄;旋转叶片法快速凝固过程受打击金属熔体的铺展动力学分析[J];铸造;1995年08期
5 孙宝德,杨根仓,周尧和,林栋粱;NiAl金属间化合物的快速凝固组织[J];材料研究学报;1996年03期
6 沈宁福,汤亚力,关绍康,张东捷;凝固理论进展与快速凝固[J];金属学报;1996年07期
7 沈军,马学著,王刚,贾均;快速凝固TiAl合金冷却速度的计算[J];稀有金属材料与工程;2001年04期
8 巴发海,沈宁福;快速凝固Ni-Al合金中的组成相[J];金属学报;2001年08期
9 苏娟华,董企铭,刘平,李贺军,康布熙;快速凝固Cu-Cr-Zr合金时效工艺人工神经网络模型[J];中国机械工程;2003年23期
10 徐锦锋,翟秋亚,袁森;AZ91D镁合金的快速凝固特征[J];中国有色金属学报;2004年06期
11 黄正华,郭学锋,张忠明;快速凝固AZ91D镁合金组织的研究[J];材料热处理学报;2005年01期
12 张怀良;用于新型陶瓷材料的快速凝固和热等静压技术[J];航天制造技术;1987年06期
13 吴越,王国志,张永昌,师昌绪;时效处理对快速凝固 Al-8.23Fe-3.62Ce 合金结构与性能的影响[J];材料研究学报;1989年06期
14 P.S.Gilman;陈继志;;230~371℃下使用的快速凝固Al-Fe-V-Si合金[J];轻合金加工技术;1991年02期
15 王建强,曾梅光;快速凝固耐热铝合金研究动态与前景[J];材料工程;1995年12期
16 米国发,李庆春;快速凝固Al-8wt%Cr合金显微组织及其耐热性研究[J];材料工程;1997年05期
17 刘平,黄金亮,顾海澄,曹兴国,康布熙;快速凝固高强度高导电Cu-Cr合金的组织和性能[J];兵器材料科学与工程;1999年01期
18 张大童,李元元,罗宗强;快速凝固过共晶铝硅合金材料的研究进展[J];轻合金加工技术;2001年02期
19 张君尧;;快速凝固法制得的铝合金[J];轻合金加工技术;1982年02期
20 沈宁福;快速凝固的A1—18Cu合金[J];铸造;1984年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 余前春;王欣平;;AlSi5合金的制备[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
2 刘平;康布熙;曹兴国;黄金亮;顾海澄;;快速凝固Cu-Cr和Cu-Cr-Zr合金的时效硬化行为[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
3 王玉平;张润理;游一民;;快速凝固法制备细晶超细晶Cu-Cr合金的进展[A];2010输变电年会论文集[C];2010年
4 房也;巴德纯;张以忱;杜文强;孙宝玉;;钕铁硼快速凝固过程温度场ANSYS模拟[A];真空技术与表面工程——第九届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2009年
5 卢斌;易丹青;黎文献;章四琪;;多层喷射沉积Al-Fe-V-Si合金微观组织演变[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 任凤章;刘平;田保红;刘勇;;变形镁合金研究现状[A];第三届中国热处理活动周暨第六次全国热处理生产技术改造会议论文专辑[C];2005年
7 谭铭;柳林;;快速凝固Al-Si合金内耗的研究[A];内耗与超声衰减——第二次全国固体内耗与超声衰减学术会议论文集[C];1988年
8 闰善仪;张士勋;梁耀能;梁思祖;李书文;;快速凝固2024微晶铝合金时效过程的研究[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
9 王继杰;周志男;姜妲;崔彤;李宗宾;刘沿东;王艳晶;;快速凝固Cu-Al-Mn合金薄带的双程形状记忆效果[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
10 霍光;谢明;邓德国;符世继;陈立;陈江;;喷射成形过程研究进展[A];2002年十一省、区、市机械工程学术年会暨云南省机械工程学会第六届学术年会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖于德;快速凝固AlFeVSi耐热铝合金组织性能及大规格材料制备工艺的研究[D];中南大学;2003年
2 柴丽华;快速凝固TiAl基合金的组织演变研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 柴丽华;快速凝固TiAl基合金的组织演变研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 罗永春;稀土系过化学计量比AB_(5+x)无钴储氢合金电极材料研究[D];兰州理工大学;2005年
5 张世良;硅熔化与快速凝固过程的模拟研究[D];燕山大学;2010年
6 李强;过饱和铜铬合金粉体的制备和时效研究[D];昆明理工大学;2006年
7 王柏树;轧制和快速凝固加工的Mg-Y-Zn合金的组织与性能[D];吉林大学;2008年
8 魏范松;La-Ni-Sn系AB_(5+x)型无Co贮氢电极合金的研究[D];浙江大学;2006年
9 陈海燕;β-FeSi_2基热电材料的微观结构和性能优化[D];浙江大学;2007年
10 梁红玉;微纳米晶高Si铝合金材料制备工艺及组织形成机理研究[D];上海大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董翠粉;快速凝固Al-Fe-Y/La合金组织和性能的研究[D];河南理工大学;2010年
2 刘鑫汉;快速凝固2A12铝合金时效行为分析[D];燕山大学;2012年
3 邓细青;快速凝固铝硅合金的组织和性能研究[D];南昌大学;2013年
4 张登伟;快速凝固稀土中间合金对高镁铝合金组织和性能的影响[D];济南大学;2011年
5 吕洪;固体雾化原理及工艺规律的研究[D];中南大学;2003年
6 张志雄;快速凝固与烧结Al-Si-Cu-Mg铝合金组织与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
7 吴静;快速凝固Al-Fe-Cr-Ti耐热合金的组织与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
8 冯辉;快速凝固镁合金的微观结构及力学性能[D];沈阳工业大学;2006年
9 刘晓虎;快速凝固热压金属硅化物热电材料研究[D];浙江大学;2003年
10 李海江;快速凝固Ni-Ti形状记忆合金的全程记忆效应[D];广东工业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 岳琴 杨燕群;科研与产业展翅齐飞[N];科技日报;2005年
2 潘树明;稀土永磁材料制备技术概览[N];中国有色金属报;2006年
3 潘秀兰 李震 王艳红 梁慧智;更快接近“终点”的技术革命[N];中国冶金报;2007年
4 徐克;液态金属深过冷与快速晶体生长研究取得成果[N];中国有色金属报;2005年
5 记者 左常睿;似膏体充填技术解决矿山塌陷和环境污染[N];科技日报;2005年
6 ;新成果使高强度和大望性块体非晶合金制造成为可能[N];中国知识产权报;2007年
7 记者 何建昆;四川举行抗震加固技术与新材料研讨会[N];科技日报;2009年
8 记者  肖昌琦 通讯员  徐怀伦 实习生 李靖洁;我市倾力打造拥军新品牌[N];徐州日报;2006年
9 潘晓亮 高芝 谢世坤 左孝青;金属层状材料的复合技术及其新进展[N];世界金属导报;2007年
10 黑龙江 于成伟;蓄电池接线柱损伤的修复[N];电子报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978