真空壓力浸滲制備Csf-AZ91D復(fù)合材料的高溫變形力學(xué)與組織演變行為研究.pdf

1、鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度與比剛度高、阻尼性能和電磁屏蔽性能好等優(yōu)點(diǎn)，但作為結(jié)構(gòu)材料其較低的彈性模量、硬度和耐磨性限制了其工程應(yīng)用。鎂基復(fù)合材料的出現(xiàn)彌補(bǔ)了鎂合金性能的不足，其中高性能碳纖維增強(qiáng)鎂合金復(fù)合材料以其高強(qiáng)度、高模量、高耐磨性和低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)異性能，正逐漸成為航空航天、汽車和電子等行業(yè)最有希望采用的一種鎂基復(fù)合材料。特別是短切碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料因具有制備成本低、力學(xué)性能各向同性以及可進(jìn)行二次加工等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前鎂基復(fù)合材

2、料的重要研究方向。但是為了獲得鎂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件一般還需對(duì)其進(jìn)行二次成形，由于碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的延展性和塑性變形能力較差，給其制件的生產(chǎn)和應(yīng)用帶來較大困難。因此，為了改善短切碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料塑性成形能力，有必要深入開展其高溫塑性變形行為及其變形機(jī)理方面的研究。
　　本文在以下幾個(gè)方面展開了研究：
　　采用濕法成形制備了性能優(yōu)良的短切碳纖維預(yù)制體。考慮到鎂合金液態(tài)下易燃、易蒸發(fā)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了鎂合金熔煉保護(hù)裝置，

3、采用真空壓力浸滲法制備了體積分?jǐn)?shù)15％的短切碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料（Csf/AZ91D），為后續(xù)高溫壓縮變形試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為進(jìn)一步優(yōu)化Csf/AZ91D復(fù)合材料制備工藝提供了實(shí)驗(yàn)參考。
　　通過等溫恒應(yīng)變速率壓縮試驗(yàn)研究了Csf/AZ91D復(fù)合材料在初熔點(diǎn)溫度下的高溫塑性變形行為。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果定量分析了復(fù)合材料流變應(yīng)力隨變形溫度、變形量和應(yīng)變速率的變化規(guī)律。通過與鎂合金塑性變形行為的對(duì)比，分析了Csf/AZ91D復(fù)合材料大

4、塑性變形中的應(yīng)變軟化機(jī)理。計(jì)算Csf/AZ91D復(fù)合材料應(yīng)變速率敏感指數(shù)和表觀變形激活能，分析了復(fù)合材料與鎂合金高溫塑性變形機(jī)理的差異。根據(jù)Csf/AZ91D復(fù)合材料高溫壓縮變形力學(xué)行為特征，建立了其高溫流變力學(xué)本構(gòu)方程，經(jīng)驗(yàn)證能夠較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)復(fù)合材料在不同變形條件下的流變應(yīng)力行為，為深入研究Csf/AZ91D復(fù)合材料在高溫塑性變形過程中的塑性流動(dòng)規(guī)律提供理論模型。
　　通過Csf/AZ91D復(fù)合材料變形前后的組織結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)高

5、溫壓縮過程中短碳纖維存在明顯的偏轉(zhuǎn)和部分折斷現(xiàn)象，并分析了復(fù)合材料中短碳纖維對(duì)基體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為的影響。經(jīng)Image-Pro Plus圖像處理軟件測(cè)量統(tǒng)計(jì)了不同變形條件下復(fù)合材料基體合金晶粒的平均尺寸，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料基體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸隨變形溫度的降低和應(yīng)變速率的增加呈現(xiàn)出逐漸減小的變化規(guī)律。為后續(xù)研究并建立Csf/AZ91D復(fù)合材料動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的本構(gòu)模型提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　本文研究結(jié)果為掌握Csf/AZ91D復(fù)合材料高溫塑性變形力