片狀粉末冶金Al2O3-Al復(fù)合材料高溫流變行為及加工圖的研究.pdf

1、為了提高能效，金屬基復(fù)合材料（Metal matrix composites，MMCs）是許多實際應(yīng)用中最具前途的材料，尤其在航空航天、汽車制造業(yè)及電子產(chǎn)業(yè)，其中最為代表的為鋁基復(fù)合材料（AMCs）。鋁基復(fù)合材料具有比傳統(tǒng)金屬材料更高的比強(qiáng)度、比模量和低的熱膨脹系數(shù)。鋁基復(fù)合材料的研究開始于上世紀(jì)50年代，尤其在近20年來，在理論上和技術(shù)上都取得了較大成就。自片層粉末冶金技術(shù)發(fā)明以來，許多學(xué)者對其制備工藝和生產(chǎn)材料的力學(xué)性能給與了極大的

2、關(guān)注。據(jù)了解，對片層粉末冶金制備的鋁基復(fù)合材料的微觀組織和高溫變形行為研究較少。
　　本研究運用掃描電鏡和透射電鏡表征了材料的微觀組織，即鋁片層大小，晶粒形狀和納米彌散相Al2O3的大小分布，分析其對材料宏觀力學(xué)性能的影響。氧化鋁以納米彌散相的形式分布在界面處和晶粒內(nèi)部，有顆粒狀和片狀。其主要強(qiáng)化機(jī)制是納米分散的Al2O3可以作為位錯運動的障礙并且使可動位錯受限制，因此增大了位錯交互作用的可能性，提高了加工硬化的能力。在獲得較高的

3、強(qiáng)度的同時保持較高的塑性。Al2O3/Al復(fù)合材料主要的強(qiáng)化機(jī)制有：細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。
　　采用Gleeble1500D在300-450℃，0.001-1.0s-1條件下對不同鋁片層厚度的復(fù)合材料進(jìn)行熱壓縮實驗，分析了溫度、應(yīng)變速率對材料流變應(yīng)力的影響。獲得了三組材料高溫塑性變形的材料常數(shù)、流變應(yīng)力方程和變形激活能。變形溫度和應(yīng)變速率對流變特征有顯著的影響?？偟膩碚f，在設(shè)定的溫度下，流變應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的增高而增高；在設(shè)定的應(yīng)變

4、速率下，流變應(yīng)力隨著溫度的增高而降低。在本研究所采用的實驗條件下，片層Al2O3/Al復(fù)合材料的高溫流變形為可以用雙曲正弦函數(shù)來描述，即材料的熱壓縮變形受熱激活控制。基于動態(tài)材料模型，根據(jù)熱壓縮實驗數(shù)據(jù)建立Al2O3/Al復(fù)合材料的加工圖，確定不同應(yīng)變條件下的最佳加工區(qū)域，并分析變形溫度，應(yīng)變速率及不均勻變形對顯微組織的影響。再結(jié)晶在熱變形中可以產(chǎn)生穩(wěn)定流變，是對材料變形有利的過程，因此常選為熱加工區(qū)域。Al2O3/Al-2μm、Al2