納米SiCp增強(qiáng)7075鋁基復(fù)合材料半固態(tài)觸變成形研究.pdf

1、鋁基復(fù)合材料具有良好的強(qiáng)度、耐磨性和導(dǎo)熱性能的特點(diǎn)，在航空、航天和民用領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用。納米顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料強(qiáng)度、韌性、硬度和耐磨性等性能的結(jié)合，具有優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性。半固態(tài)觸變成形技術(shù)可以有效地避免鑄造過程中的紊流和熱裂。本文結(jié)合納米顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法和鋁合金半固態(tài)成形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高性能納米增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的成形制造，促進(jìn)半固態(tài)觸變成形技術(shù)在納米顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成形方面的應(yīng)用。

2、　　采用超聲輔助半固態(tài)機(jī)械攪拌方法制備納米SiC顆粒增強(qiáng)7075鋁基復(fù)合材料，復(fù)合材料的微觀組織具有明顯的球狀晶特征，晶粒平均尺寸為30μm，納米SiC顆粒在晶粒內(nèi)部均勻分布，在晶界處存在一定的偏聚。鋁基復(fù)合材料等溫處理過程中固相晶粒尺寸和圓整度取決于等溫溫度和等溫時(shí)間，保溫溫度為590℃和600℃時(shí)制備的半固態(tài)坯料具有較小的晶粒尺寸和較好的圓整度，當(dāng)保溫時(shí)間大于20min時(shí)，坯料中固相長大顯著，出現(xiàn)了明顯的薔薇組織。
　　利用D

3、eform-2D有限元軟件對納米SiC顆粒增強(qiáng)7075鋁基復(fù)合材料觸變成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。模擬結(jié)果表明，觸變成形過程中的等效應(yīng)力隨著坯料溫度的升高逐漸減小，成形件不同位置處的等效應(yīng)變數(shù)值相近，提升模具溫度和凸模速度可以有效地減緩坯料熱量的散失。
　　開展了納米SiC顆粒增強(qiáng)7075鋁基復(fù)合材料半固態(tài)觸變成形實(shí)驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明，觸變變形的復(fù)合材料觸變成形筒形件不同位置處的金相存在較大差異，晶粒沿著擠壓方向被嚴(yán)重拉長，側(cè)壁

4、區(qū)域的晶粒在垂直擠壓方向上變形量相對較小，觸變成形過程中納米 SiC顆粒在基體中的分布沒有發(fā)生變化，晶界處 SiC顆粒的分布高于晶粒內(nèi)部的分布。成形件力學(xué)性能中屈服強(qiáng)度達(dá)到245MPa，比原材料提高了53％，抗拉強(qiáng)度達(dá)到313MPa，提高了2.3%，筒形件側(cè)壁的抗拉強(qiáng)度高于底部區(qū)域的抗拉強(qiáng)度，側(cè)壁區(qū)域的斷裂方式以韌性斷裂為主。經(jīng)過T6熱處理后，材料中Cu元素的偏聚得到解決，抗拉強(qiáng)度達(dá)到552MPa，比原材料提高了12.7%，延伸率達(dá)到8