噴射沉積7075-SiC-,p-復(fù)合材料壓縮變形規(guī)律和鍛造工藝研究.pdf

1、噴射沉積技術(shù)制備顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有增強顆粒分布均勻、界面反應(yīng)程度低、基體合金凝固速度快等諸多優(yōu)勢。然而噴射沉積制備的沉積坯具有一定的孔隙率、沉積坯內(nèi)部未達到完全冶金結(jié)合狀態(tài)，因此對沉積坯的成形工藝有一定的要求。特別是噴射沉積顆粒增強鋁基復(fù)合材料中由于陶瓷增強顆粒的加入，沉積坯的成形性能較差，因此對其成形工藝條件要求較高。擠壓雖可以提高沉積坯的成形性能，但是“年輪”組織明顯，材料截面尺寸受到限制。本論文旨在對噴射沉積7075/SiC

2、p鋁基復(fù)合材料的壓縮變形行為及壓縮變形過程中的斷裂機制進行研究，探索適合顆粒增強鋁基復(fù)合材料的鍛造成形方法和工藝條件，為大尺寸規(guī)格的顆粒增強鋁基復(fù)合材料的鍛造成形提供指導(dǎo)依據(jù)。本論文的主要研究內(nèi)容和得到的研究結(jié)果如下： (1)對噴射沉積7075/SiCp復(fù)合材料的高溫壓縮變形規(guī)律進行了研究。 在Gleeble-1500熱模擬實驗機上進行了噴射沉積7075/SiCp復(fù)合材料坯流變規(guī)律的研究。坯料加熱溫度、應(yīng)變速率和潤滑條件

3、等工藝參數(shù)對沉積坯的流變應(yīng)力和壓縮變形能力有顯著影響。坯料在420℃和適當(dāng)?shù)臐櫥瑮l件下以0.001s-1的速率壓縮時具有良好的成形性能?？锥吹拇嬖谑钩练e坯隨應(yīng)變增加而軟化的速率較小。坯料中的SiC顆粒使復(fù)合材料壓縮時表現(xiàn)出較7075合金高的應(yīng)力，且溫度越低，應(yīng)變速率越高，應(yīng)力值的增加越明顯。 在YJ32-100A型液壓機上進行了不同溫度、潤滑條件等工藝條件下噴射沉積7075/SiCp復(fù)合材料單向壓縮過程中的流動規(guī)律研究。多孔復(fù)合

4、材料沉積坯在壓縮過程中遵循質(zhì)量不變原則，高向變形的一部分用于使材料發(fā)生周向變形與徑向變形，另一部分則使材料的體積收縮，致密度增加，徑向變形明顯小于致密材料。而摩擦系數(shù)、變形程度和初始高徑比越大，側(cè)面鼓形越明顯。隨變形溫度的升高，斷裂應(yīng)變跡線的位置發(fā)生變化，變形安全區(qū)先增大后減小，在420℃達到最大值。潤滑和增大坯料密度可使斷裂應(yīng)變跡線上移，變形安全區(qū)增大。在壓縮變形初期，致密度增幅較大，壓縮變形40％時，致密度由82.9％增加到98％；

5、隨變形量的增加，致密化速率降低，壓縮變形80％時，致密度僅提高到99.7％。熱壓縮變形后，孔洞和沉積層界面結(jié)合明顯改善，但仍有SiC顆粒的流線現(xiàn)象。 (2)對噴射沉積7075/SiCp復(fù)合材料的鍛造工藝進行了研究。 噴射沉積7075/SiCp復(fù)合材料坯直接進行鍛造時，壓縮方向與沉積層界面垂直時，成形性較好，壓縮方向與沉積層界面一致時易沿沉積層界面斷裂，在480℃～620℃模壓試驗發(fā)現(xiàn)，模壓可以改善沉積層界面結(jié)合狀況，提高

6、成形性能。隨模壓溫度的升高，坯料致密度增大，但溫度高于560℃后有粗大相析出。480℃模壓后的7075/SiCp采用不銹鋼包套鍛造可顯著改善材料成形性能。鍛造工藝研究表明，噴射沉積7075/SiCp坯在480℃模壓后采用不銹鋼包套，在420℃鍛造時能有效消除坯料中的孔洞，實現(xiàn)坯料的致密化成形。 (3)對噴射沉積7075/SiCp坯鍛造后的熱處理工藝和材料性能進行了研究。 鍛造7075/SiCp復(fù)合材料在450℃/2h固溶