真空浸渗C_(sf)/AZ91D复合材料的高温变形行为与机理

采用真空辅助压力浸渗法短切碳纤维增强镁基复合材料(Csf/AZ91D),在变形温度为400~490℃、应变速率为0.001~0.1s-1、最大变形量为50%的条件下,研究了Csf/AZ91D复合材料的高温压缩塑性变形行为,观察了复合材料变形前后的微观组织,通过与基体镁合金对比探讨了镁基复合材料高温塑性变形机理。结果表明,复合材料在高温压缩过程中碳纤维发生了显著的偏转和折断,致使复合材料的应变软化现象较镁合金更为明显;短碳纤维细化了基体组织并增加了界面数量,使得复合材料表现出较高的应变速率敏感性;短碳纤维和晶界对基体强化作用随变形温度升高而减弱,而复合材料应力水平随变形温度增加而显著降低,表现出比镁合金更高的表观变形激活能。     

静水压力对触变挤压C_(sf)/AZ91D复合材料变形及纤维取向的影响（英文）

在触变挤压过程中,通过施加静水压力(即背压)可以有效地控制纤维取向,从而改善短纤维增强复合材料的机械性能。实验研究了有、无背压情况下C_(sf)/AZ91D复合材料触变挤压过程中变形场及纤维取向变化规律。基于流函数法获得了C_(sf)/AZ91D复合材料触变挤压过程中的等效应变速率。结合图像处理技术,对挤压后纤维取向角度度进行了统计分析,探讨了背压对塑性变形区尺寸,塑性变形区内应变速率的分布以及纤维取向角度的影响。结果表明,不施加背压(WBP)情况下,从坯料外壁到心部存在明显的等效应变速率梯度,在相同位置,纤维取向角度与等效应变速率几乎成正比关系,而施加背压(BP)提高了坯料充填模具外侧拐角的能力,使得坯料横截面上等效应变速率梯度变小,分布更加均匀,纤维取向角度也更加一致。研究结果对于调控C_(sf)/AZ91D复合材料的塑性变形具有重要的指导意义。     

AZ41M镁合金动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500D型热/力模拟试验机在变形温度300~450℃、应变速率0.005~1 s-1条件下对AZ41M镁合金进行热模拟压缩试验。用计算加工硬化率的方法处理试验数据,再结合lnθ-ε曲线的拐点及–?(lnθ)/?ε-ε曲线最小值判据,建立合金热变形过程中的动态再结晶临界应变模型。根据热压缩实验数据,分析温度和应变速率等工艺参数对合金动态再结晶的影响。结果表明:在该实验条件下,AZ41M镁合金的lnθ-ε曲线均具有拐点特征,对应的-?(lnθ)/?ε-ε曲线均出现最小值,该最小值所对应的应变即为临界应变εc,得到合金临界应变预测模型;临界应变随变形温度的降低和应变速率的增加而增大,且峰值应变εp和临界应变εc的比值满足εp/εc=1.97。     

AZ91D镁合金高温压缩变形行为

针对AZ91D镁合金,采用Gleeble1500D热模拟实验机对原始铸态试样在不同温度和应变速率下的高温压缩变形行为进行了实验研究.结果表明,AZ91D镁合金在压缩温度为200℃时,随着应变速率增大,应力升高加快;压缩温度为300～400 ℃、应变速率为0.001～1 s-1时,材料呈现出稳态流变的特性;当应变速率提高到5 s-1时,未出现稳态流变现象.建立了AZ91D镁合金低、高温压缩的变形力学模型,其结果可为镁合金的塑性成形工艺的制订提供理论依据.     

TiC/AZ91D镁基复合材料高温压缩变形行为

利用自发渗透原位合成法制备了不同体积分数的TiC增强AZ91D镁基复合材料,研究了不同压缩应变速率以及不同变形温度下复合材料的热变形行为,计算分析了不同温度下应变速率敏感指数(m)和表观激活能(Q)与TiC含量的关系．结果表明：TiC／AZ91D复合材料压缩流变应力随TiC含量的增加而升高;TiC含量相同时,流变应力随温度升高或初始应变速率减小而降低．m值随变形温度升高而增大;变形温度以及压缩应变速率相同时,m值随TiC含量升高而增大．Q值依赖于温度、应变速率和TiC含量及其分布,不同条件下其高温变形机制有所差异．     

滑动速度对Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D复合材料磨损性能的影响

以硅酸铝短纤维作为增强体,以磷酸铝作为预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法制备出硅酸铝短纤维体积分数分别为15%、20%、25%和30%的镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在10、20、30、40、50 N的外加载荷及0.47 m/s和0.94 m/s速度条件下,与硬度(HRC)为53的20Cr对磨环在干磨条件下进行对磨,考察了滑动速度对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料试样磨损量的影响,并通过扫描电镜对试样摩擦表面进行了形貌观察和分析.结果表明,滑动速度的变化对复合材料试样磨损量的影响比对AZ91D基体合金试样磨损量的影响更大更复杂,这种影响趋势既因复合材料体积分数的变化而不同,同时取决于外加载荷的大小.     

外加载荷对Al2O3·SiO2(sf)/AZ91D复合材料磨损性能的影响

分别以硅酸铝短纤维和磷酸铝为增强体和预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法分别制备出体积分数为15%、20%、25%和30%的镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在外加载荷为10、20、30、40和50 N及滑动速度为0.47和0.94 m/s条件下,与硬度为HRC53的20Cr对磨环在干态条件下进行对磨,考察了外加载荷对不同体积分数硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料试样磨擦率和磨损机制的影响,并通过扫描电镜对试样摩擦表面进行了形貌观察和分析.结果表明:在低滑动速度(0.47 m/s)下,复合材料的磨损机制随着外加载荷的改变而改变;而在高滑动速度(0.94 m/s)条件下,则没有这种改变;在干磨条件下,试样磨损率随体积分数的变化受到外加载荷和滑动速度的影响.     

铸态AZ91D镁合金的动态再结晶动力学(英文)

在温度为220~380℃和应变速率为0.001~1s~(-1)的条件下进行等温热压缩,研究铸态AZ91D镁合金的变形行为和动态再结晶行为。讨论变形温度和应变速率对动态再结晶行为的影响。结果表明,动态再结晶晶粒的形核和长大极易在高温和低应变速率的条件下发生。为预测动态再结晶的演变过程,在真实应力—应变曲线数据的基础上,提出AZ91D镁合金的动态再结晶动力学模型。该模型揭示动态再结晶的体积分数随着真实应变的增加而增加,其增长趋势呈典型的"S"曲线。通过对比发现由动力学模型所预测的结果和微观组织观测的数据具有很好的一致性,验证了所建立的AZ91D镁合金动态再结晶动力学模型的准确性。     

n-SiC_p/AZ91D镁基复合材料高温力学性能

采用机械搅拌和高能超声处理法制备了n-SiCp/AZ91D镁基复合材料,测试了复合材料的室温及高温力学性能。结果表明,n-SiCp的加入能显著提高复合材料的高温力学性能,当n-SiCp加入量为1.5%时,复合材料的抗拉强度和伸长率都达到最大值。随着温度的升高,复合材料的强度降低,伸长率增加。断口形貌观察表明,复合材料的断裂方式由室温下的准解理断裂转变为高温下的韧性断裂。     

AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件研究

为确定AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件或临界应变，通过在变形温度范围473～623K、应变速率范围0．001-1 s^-1条件下进行等温压缩试验，利用所得数据并采用单参数方法，建立起AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件，即临界应变（εc）与变形条件（引入温度补偿应变速率因子即Zener-Hollomon参数）的定量关系，并对不同应变下合金微观组织的演变规律进行了研究。     

弥散铜-WC复合材料的热变形行为及动态再结晶临界条件

利用Gleeble-1500D热力模拟试验机,在变形温度为350～750℃、应变速率为0.01～5 s-1、总应变量约为0.5的条件下,对复合材料的高温热变形行为及动态再结晶临界条件进行研究。结果表明:弥散铜-WC复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真应力-应变曲线基础上,建立的Al2O3/Cu-WC复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性,其热激活能为208.35 kJ/mol;同时,利用其θ-σ曲线出现拐点及-dθ/dσ曲线上出现最小值研究了动态再结晶的临界条件。     

AZ91D变形镁合金的动态应变时效现象

在应变速率为1.11×10-4～1.67×10-3s-1、温度为248～523K的条件下,对固溶态AZ91D变形镁合金进行拉伸试验。结果表明:在一定的拉伸应变速率和温度区间拉伸时,AZ91D镁合金在形变过程中发生动态应变时效(DSA)现象,其典型特征表现为其拉伸曲线出现锯齿波,所对应的锯齿波类型分别呈A型及A+B混合型;应变速率敏感性系数为负值;且出现加工硬化速率峰值;出现锯齿屈服的临界应变量随变形温度升高而减小,而随应变速率增加而增大;当形变温度大于323K时,加工硬化速率随着温度升高反而急剧增大,在368K时达到峰值。     

20% Al2O3-SiO2(sf)/AZ91D镁基复合材料微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀性能

在磷酸盐体系电解液中,对20%(体积分数)硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2)增强AZ91D镁基复合材料进行微弧氧化表面处理获得陶瓷层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析陶瓷层的表面形貌、截面组织和相组成,采用动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试评价微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀性能。结果表明,该陶瓷层主要由MgO和MgAl2O4相组成。陶瓷层的腐蚀电流密度比镁基复合材料基体低3个数量级,电化学阻抗大幅升高,耐腐蚀性能明显高于复合材料基体     

高强硼钢高温软化机制及动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500热模拟压缩试验获得了高强硼钢在880~1000℃、0.01~10 s-1、最大变形55%条件下的真应力-真应变曲线,通过对试验数据的处理和分析,研究了高强硼钢在试验条件下的软化机制及动态再结晶临界条件。结果表明:利用真应力-真应变曲线来判断高强硼钢的软化机制存在宏观判断误区,通过分析θ-σ曲线和晶粒金相可以发现,高强硼钢在本文变形条件下均可以发生动态再结晶;通过lnθ-ε曲线拐点及-(lnθ)/ε-ε曲线最小值判据可以确定高强硼钢动态再结晶临界应变,进而通过σ-ε曲线可以获得临界应力;随变形温度降低或应变速率提高,动态再结晶临界应力或应变值随之提高,且临界应力/应变与峰值应力/应变之间存在如下关系:σc=0.92σp,εc=0.57εp;临界应力/应变与变形条件的关系分别为:σc=17.4048ln Z-450.2409,εc=0.0195ln Z-0.4710。     

3003铝合金热变形动态再结晶临界条件的确定

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300~500℃,应变速率为0.01~10.0 s-1高温等温压缩实验,利用Zener-Hollomon参数模型建立了合金热变形峰值流变应力本构模型。结合显微组织观察分析,3003铝合金热变形软化机制主要是动态再结晶,随着ln Z值的减小,动态再结晶进行得越充分;ln Z值较大时,3003铝合金热变形过程中的软化机制主要以动态回复为主,据此获得合金发生动态再结晶的临界条件为T≥400℃,ln Z≤31.98。由应变硬化速率计算合金发生动态再结晶的临界应变为εεc=0.00532ln Z-0.12452,其大小与Z参数成正比关系。     

30%SiCp/2024Al复合材料动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对30%SiCp/Al复合材料进行热模拟试验,其变形温度为623~773K、应变速率为0.01~10s-1。采用加工硬化率法对应力-应变数据进行处理,结合lnθ-ε曲线的拐点和(-(lnθ)/ε)-ε)曲线最小值的判据,研究了该复合材料动态再结晶临界条件。结果表明,30%SiCp/2024Al复合材料的真应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力(σp)随变形温度降低或应变速率升高而增加;该材料的lnθ-ε曲线出现拐点,(-(lnθ)/ε)-ε)曲线出现最小值;临界应变(εc)随变形温度升高与应变速率降低而减小,且临界应变与峰值应变(εp)之间具有相关性,即εc=0.563εp;临界应变与Zener-Hollomon参数(Z)之间的函数关系为εc=7.96×10-3Z0.038。     

纳米SiC增强AZ91D复合材料高温拉伸及断裂行为

采用复合分散铸造法制备了纳米SiC颗粒(n-SiCp)增强AZ91D复合材料,研究了复合材料在高温下的拉伸及断裂行为。结果表明:n-SiCp的加入可以提高复合材料的高温拉伸强度,高温下n-SiCp对复合材料的增强效果比室温更加明显;n-SiCp的加入还显著提高了复合材料在高温下的断后伸长率,复合材料具有较好的高温塑性。断口分析表明,n-SiCp的加入使复合材料在高温下的断裂行为由室温的脆性断裂为主转化为典型的韧性断裂。     

漂珠/AZ91D复合材料的动态压缩性能

采用搅拌铸造法制备了漂珠粒径为80μm、体积分数为6%的漂珠/AZ91D复合材料。利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置对漂珠/AZ91D复合材料进行不同高应变率下的压缩试验,分析了复合材料在高应变率条件下的压缩力学性能的变化规律。通过光学显微镜、扫描电镜分析了复合材料的组织和断口显微形貌。结果表明,漂珠/AZ91D复合材料在室温动态压缩下,具有显著的应变率敏感性,其压缩强度随应变率的增加而增大。复合材料中的漂珠具有较好吸能作用,其断口具有明显的脆性断裂特征。     

AZ91镁合金高温变形本构关系

采用Gleeble-1500热模拟机对AZ91镁合金进行了高温压缩变形实验,分析了该合金在变形温度为250-400℃,应变速率为0.001-1 s-1条件下流变应力的变化规律.结果表明,变形温度和应变速率均对流变应力有显著的影响,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,当变形温度≥400℃、应变速率≤0.001 s-1时,流变应力随变形量的增加达峰值后呈稳态流变特征.并采用双曲正弦模型确定了该合金的变形激活能Q和应力指数n随应变量的变化规律,建立了相应的热变形本构关系.经实验验证,所建立的本构关系能较好地反映AZ91镁合金实际热变形行为特征.     

Al_2O_（3sf）/AZ91D镁基复合材料等径角挤压变形机制研究

为了推动半固态加工在镁基复合材料成形中的应用,采用液态浸渗法制备了增强体体积分数为5%的Al2O3sf/AZ91D复合材料,并采用等径角挤压对其实施变形。利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸实验机分别对试样进行了组织观察和力学性能测试,并以此为基础探讨了复合材料在等径角挤压过程中的变形机制。研究表明：Al2O3sf/AZ91D 1道次挤压后,其基体是剪切变形后动态再结晶组织;当试样存在缺陷时,试样的变形机制除剪切变形外,同时还存在压缩变形;在等径角挤压过程中,由于试样在模具转角处的不均匀变形使得铸造缺陷消除的同时也产生了新的缺陷（裂纹）。因此,在等径角挤前应对复合材料进行密实变形,或采用低压浸渗和高压凝固复合技术,以消除制备过程中产生的铸造缺陷。