SiCw/AZ91复合材料及AZ91镁合金的高温压缩变形的研究

利用GPL-1500热模拟试验机对SiCw/AZ91复合材料和AZ91镁合金在不同温度及不同应变速率条件下进行高温压缩试验。根据压缩的真应力-应变曲线计算出合金和复合材料的应变速率敏感指数（m)和表观激活能（Q）。结合金的m值。另外，复合材料和镁合金的表观激活能也随温度和应变速率的改变而发生变化。表明在不同条件下压缩时，复合材料和镁合金的高温压缩变形机制也发生变化。     

漂珠/AZ91D镁合金复合材料的高温压缩变形行为

采用搅拌铸造法制备了漂珠(FAC)/AZ91D镁合金复合材料。研究了该复合材料的高温压缩变形行为,分析了压缩变形温度和应变率对FAC/AZ91D镁合金复合材料压缩变形行为的影响规律,并计算了其热变形激活能。结果表明:FAC/AZ91D镁合金复合材料的高温压缩真应力-真应变曲线分为4个阶段:弹性变形、加工硬化、峰值应力和稳态流变阶段。相同应变率下,FAC/AZ91D镁合金复合材料的峰值应力和稳态流变应力随压缩变形温度的升高而降低;相同压缩变形温度下,流变应力随应变率增大而升高。在相同应变率或相同压缩变形温度下,FAC/AZ91D镁合金复合材料的热变形激活能随压缩应变率或压缩变形温度的升高而增大,其热压缩行为可以用双曲正弦函数形式的Arrhenius关系来描述。压缩变形温度与应变率对FAC/AZ91D镁合金复合材料的高温压缩组织均有重要影响。提高压缩变形温度或增大应变率,均可加速动态再结晶的进程。     

镁基复合材料高温变形研究进展

自20世纪80年代以来,不同类型(颗粒、晶须、纤维等)的增强镁基复合材料日益增多并得到了广泛的研究。镁基复合材料可设计性较强,且具备突出的力学性能与物理性能,包括低密度、高比刚度、较低的热膨胀系数、良好的阻尼性能、优异的抗震降噪能力及优良的电磁屏蔽性能等,在航空航天、军工制造、汽车电子、建筑用材及生物医用等各领域有着巨大的发展前景,被视作在先进技术领域颇具竞争力的一种轻质金属基复合材料。然而,镁及镁合金的晶体结构为密排六方型,室温下独立的滑移系相对较少,相应地,镁及镁合金具备较差的塑性加工能力。同时,作为硬质相的增强相,与基体镁合金之间的物理化学性能相差较大,存在一定的不兼容性。增强相的添入进一步恶化了镁基复合材料的塑性加工能力,这在很大程度上限制了镁基复合材料的使用。因而,开展关于镁基复合材料在高温变形等方面的研究工作十分重要。国内外关于镁基复合材料高温变形行为方面的科研工作大部分聚焦于不同的工艺参数对高温变形行为的影响、高温变形时发生的加工硬化及动态再结晶现象、建立相应的本构模型等方面。镁基复合材料常见的高温变形方式主要有五种,分别为超塑性变形、高温压缩、热循环变形、高温蠕变及高温二次变形。研究者们针对不同的高温变形方式开展了大量的研究工作,并取得了较为显著的研究成果。其中,高温压缩由于变形工艺相对简单而得到了更为广泛深入的研究。近年来,研究者们不仅探究了不同高温变形方式对镁基复合材料微观组织与性能的影响,还探究了应变量、温度、应变速率等变形条件对镁基复合材料高温变形行为的影响,更深入地探究了镁基复合材料在高温变形过程中的微观组织演变规律与相应的变形机制,结合数值分析构建了相应的本构模型,为镁基复合材料高温变形工艺的制定与优化提供了强有力的理论支持,有助于实现对镁基复合材料微观组织与性能的有效调控。本文综述了镁基复合材料高温变形的不同类型,阐释了镁基复合材料高温变形的本构方程及软化机理,并展望了今后镁基复合材料在高温变形方面的发展方向。     

短切碳纤维/AZ91D镁合金复合材料高温变形动态再结晶行为

在变形温度为340~400℃、应变速率为0.001~0.1 s^-1、最大真应变为0.7的条件下,采用等温压缩实验研究了短切碳纤维（CF_s）/AZ91D复合材料和AZ91D镁合金的动态再结晶行为。结果表明：CF_s/AZ91D复合材料和AZ91D镁合金在高温压缩过程中均发生了显著的动态再结晶;CF_s极大地促进了AZ91D基体的动态再结晶过程,减小了动态再结晶临界应变并细化了再结晶晶粒组织;AZ91D镁合金动态再结晶体积分数随应变量增加表现为典型的"S"型变化曲线,而CF_s/AZ91D复合材料则呈现出快速增长-缓慢增长-趋于平稳的非线性变化规律。根据实验结果分别建立了CF_s/AZ91D复合材料和AZ91D镁合金的动态再结晶临界应变模型和动力学模型,在此基础上分析了二者高温变形动态再结晶行为的差异。     

镁合金及镁基复合材料阻尼性能研究进展

简要介绍了纯镁、镁合金及镁基复合材料的位错型阻尼机理,叙述了温度、合金成分、组织结构和微观缺陷(包括晶界相界)以及热处理等因素对镁合金阻尼性能的影响.镁基复合材料较镁合金有较高的阻尼性能,是由于增加了多种阻尼机制的结果,其中最重要的是塑性区阻尼、位错密度的增大、界面滑移阻尼等.     

SiCw/AZ91镁基复合材料的时效行为研究

本文采用显微硬度计、绝热型比热测定仪和SEM对AZ91镁合金以及SiCw/AZ91镁基复合材料进行了时效显微硬度测定、连续升温比热测定以及时效组织观察.并分析了时效温度、时效时间对析出组织的影响.结果表明:经时效处理,上述两种材料的显微硬度均有提高;复合材料的比热曲线类似镁合金的比热曲线;复合材料的时效组织只在200℃到225℃温度区间的时效过程中出现,其形貌类似于连续析出组织.      

固相回收SiCp/ZK60镁基复合材料的高温压缩变形行为

在温度为360~450℃、应变率为0.001~1s-1的变形条件下,采用Gleeble-1500D热模拟机对固相回收SiC_p/ZK60镁基复合材料的高温压缩变形行为进行研究。结果表明:固相回收SiC_p/ZK60的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变率的升高而升高,且随应变的增加,流动应力很快达到峰值,然后逐渐趋于稳定。固相回收SiCp/ZK60热压缩变形应力指数为3.348,变形激活能为64.97kJ/mol,其高温压缩流变应力模型为ε'=4.69×104[sinh(0.051σ)]3.348exp(-64790/(RT));本试验条件下,固相回收SiC_p/ZK60的流变应力模型可以用Zener-Hollomon参数的双曲线函数形式进行描述。     

SiCp/AZ91D镁基纳米复合材料的室温拉伸行为及塑性变形机理

为得到高强度和高塑性的镁基复合材料,通过高能超声分散法和金属型重力铸造工艺制备了SiC纳米颗粒分散均匀的SiCp/AZ91D镁基纳米复合材料,并进行T4固溶热处理和室温拉伸。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对试样拉伸后的显微组织和塑性变形机理进行观察与研究。结果表明:T4态SiCp/AZ91D镁基纳米复合材料室温下抗拉强度达到296 MPa,伸长率达到17.3%。经室温拉伸变形后复合材料基体微观组织中出现了大量的孪晶和滑移,孪生和滑移是复合材料塑形变形的主要机制。在室温拉伸过程中,α-Mg基体中SiC纳米颗粒周围形成高应变场,高应变场内形成大量位错和堆垛层错,这些位错和堆垛层错在拉伸应变的作用下演变成大量的滑移带和孪晶,这是SiCp/AZ91D镁基纳米复合材料在室温下具有高塑性的微观塑性变形机理。     

Al_2O_3-SiO_(2(sf))/AZ91D镁基复合材料蠕变本构方程

利用常应力拉伸蠕变试验法对体积分数为25%的硅酸铝短纤维(Al2O3-Si O2(sf))增强AZ91D镁基复合材料及其基体合金AZ91D在温度为473 K和573 K、外加应力为30～100 MPa下进行蠕变测试。根据应变和应变速率曲线,计算出复合材料的真应力指数、真蠕变激活能、真门槛应力、载荷转移因子和蠕变本构方程。TEM分析结果表明,复合材料蠕变后的门槛应力来源于短纤维表面上的MgO颗粒和Mg17Al12析出相对可动位错的钉扎作用,短纤维具有承载和传递载荷作用,从而提高了复合材料的抗蠕变性能。     

ZK60稀土镁合金高温塑性变形行为研究

为了研究镁合金高温塑性变形行为,采用Gleeble-1500型热/力压缩模拟机对ZK60-RE稀土镁合金在423~673 K及0.002~0.1 s-1应变速率进行不同变形程度的高温压缩模拟试验,分析了实验合金在高温压缩变形时流变应力、应变速率以及变形温度之间的关系,推导并计算了不同应变速率和不同温度下的变形激活能,并观察了不同变形程度的显微组织.结果表明:试验合金在一定变形速度下,较低的温度压缩时以加工硬化为主,较高的温度下以动态再结晶为主.峰值应力随变形速度的降低和温度的升高而下降.合金的变形激活能在523~623 K内迅速上升.     

01420合金的超塑变形行为

对０１４２０合金的形变热处理工艺和超塑性进行了研究。采用新的形变热处理工艺,即“固溶处理后炉冷到３００℃直接轧制、再结晶、人工时效”,得到了晶粒度为８～１０μｍ的细晶材料;对合金的超塑性变形行为进行了研究,获得的超塑延伸率９５０％,ｍ值为０．７８。     

SiCW/Zn-22Al复合材料的超塑性

对低压浸渗、挤压比为10∶1的热挤压以及固溶处理制备的15vol％SiC_W/Zn-22Al复合材料的超塑性进行了研究。研究表明:在温度为658 K、初始应变速率为6.67×10-2s-1的拉伸变形条件下,其伸长率为150%,应变速率敏感指数m值约为0.33。     

冲击剪切载荷下SiCP/6151Al复合材料变形局部化及增强颗粒尺寸效应

利用特殊设计的"hat shape"试样,在分离式Hopkinson压杆和MTS通用材料试验机上实验研究了颗粒尺寸和应变率对颗粒增强金属基复合材料(SiC_P/6151Al)变形局部化行为的影响。结果表明:颗粒尺寸对复合材料的变形强化与变形局部化行为有显著影响。具体表现为:颗粒越小,复合材料流动应力越高,即强化效果越好;另一方面,对受载试样的微观检测发现,颗粒越小,复合材料剪切变形局部化越明显。同时发现,冲击载荷(高应变率)下复合材料更容易发生变形局部化。     

AZ31B镁合金挤压矩形管的轴向压溃试验与吸能特性分析

对AZ31B镁合金挤压矩形截面管进行准静态轴向压溃试验,研究其破坏模式和吸能特性,并探索管件长度、截面尺寸、倒角诱导因素等对吸能特性的影响。结果发现镁合金矩形管轴向压溃时存在两种破坏模式：整体破坏模式和渐进破坏模式,无倒角时管件发生整体破坏,而管端有倒角时主要从倒角端开始发生渐进破坏。渐进破坏模式有利于管件吸收能量。镁合金管件具有良好的吸能特性,其比吸能优于钢管、铝合金管和复合材料管。     

SiCP/ZA27复合材料界面微结构分析及高温蠕变性能

利用透射电镜分析和高温持久硬度试验,研究了SiC_P/ZA27复合材料界面微结构和高温蠕变性能。结果表明,SiC_P/ZA复合材料具有较好的高温蠕变性能。对其试样进行微观分析,基体中的η相和增强相SiC_P都能显著提高ZA27合金的高温蠕变性能。     

位错对高体积分数SiCP/2024Al时效行为的影响

采用粒径为1μm的SiC颗粒,用挤压铸造法制备出体积分数为45 %的SiC_P/2024Al复合材料,研究了位错对高体积分数SiC_P/2024Al时效行为的影响。结果表明,复合材料中的高密度位错可以湮灭大量的淬火空位,这在一定程度上抑制了GP区的析出。但是,高密度位错的存在降低了其它析出相的热扩散激活能,促进了析出相形核;还能为原子的管道扩散提供通道,促进了溶质原子的扩散,加速析出相的长大,在宏观上表现为对时效行为的促进,使峰时效提前。高密度的位错为强烈依赖于位错等缺陷形核的θ'和S'相提供许多优先形核的场所,使复合材料中的形核密度增加,同时使析出相的尺寸减小,所以复合材料中的析出相呈现细小弥散的分布特点。      

SiCP/AZ80镁基复合材料的界面与断口特征

本文用SEM,TEM研究了SiC颗粒增强AZ80镁合金复合材料的界面结构和断口形貌。结果表明,SiC颗粒与镁合金界面结合紧密,没有发生界面化学反应,但在界面处可以观察到Mg₁₇Al₁₂共晶相在SiC表面形核生长。对复合材料断口观察表明,SiC颗粒与镁合金界面之间的粘结强度大于基体的撕裂强度,SiC颗粒的聚集、团聚是导致复合材料断裂的主要原因,且复合材料的断裂形式趋向脆性断裂。     

高温下混凝土动态压缩行为细观数值研究

结合混凝土细观非均质性,考虑高温下细观组分力学性能退化效应及率效应的影响,建立了高温作用下混凝土动态压缩破坏行为及应变率效应研究的细观尺度数值分析模型。首先对混凝土热传导行为进行模拟,进而将\