細(xì)晶W-Ni-Fe合金高應(yīng)變速率和熱壓力加載下的力學(xué)行為與微觀組織.pdf

1、本論文研究了平均晶粒尺寸約為10μm的燒結(jié)態(tài)93W-4.9Ni-2.1Fe-0.03Y(wt.％)在四種高應(yīng)變速率下(1.2×103,1.5×103,1.8×103和1.9×103s-1)的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為,同時(shí)為了進(jìn)一步提高燒結(jié)態(tài)細(xì)晶鎢合金的綜合力學(xué)性能,采用一道次快速熱擠壓工藝對(duì)此合金進(jìn)行塑性變形強(qiáng)化,利用金相分析、掃描電鏡、透射電鏡和高分辨率透射電鏡對(duì)動(dòng)態(tài)壓縮和快速熱擠壓后合金微觀組織進(jìn)行了表征,分析討論了細(xì)晶鎢合金在高應(yīng)變速率下的動(dòng)

2、態(tài)失穩(wěn)機(jī)制以及熱擠壓對(duì)合金微觀組織特征的影響機(jī)理。一些重要的研究結(jié)果如下:
　　 (1)高應(yīng)變速率加載下,細(xì)晶鎢合金表現(xiàn)出低應(yīng)變速率敏感性和應(yīng)變硬化。應(yīng)變速率為1.9×103s-1的應(yīng)力應(yīng)變曲線的彈性變形部分斜率遠(yuǎn)小于其他三種應(yīng)變速率下的斜率,這主要是由早期輕微失穩(wěn)導(dǎo)致的。此外,在該應(yīng)變速率下加載后的試樣形成了明顯的絕熱剪切帶。在剪切帶的鎢相中,大量的位錯(cuò)相互纏結(jié),無(wú)位錯(cuò)胞和亞晶結(jié)構(gòu)等出現(xiàn),而在粘結(jié)相中,存在許多孿晶組織,這些微

3、觀組織特征充分說(shuō)明動(dòng)態(tài)壓縮過(guò)程中無(wú)明顯的絕熱溫升。這進(jìn)一步說(shuō)明,細(xì)晶鎢合金的這種絕熱剪切失穩(wěn)是一種不依賴絕熱溫升導(dǎo)致的熱軟化的動(dòng)態(tài)失效。晶粒細(xì)化與含釔的二次相顆粒是此過(guò)程的主要原因。
　　 (2)晶粒細(xì)化能降低應(yīng)變硬化和應(yīng)變速率硬化,同時(shí)使鎢顆粒與粘結(jié)相保持良好的變形協(xié)調(diào)性;稀土二次相在粘結(jié)相中形成圍繞顆粒的對(duì)稱附加剪切應(yīng)變區(qū),該區(qū)域位錯(cuò)密度增殖速度大大高于其他區(qū)域,從而使得絕熱剪切帶傾向于在這些區(qū)域形成,此外,附加剪切應(yīng)變區(qū)的

4、存在降低了誘發(fā)絕熱剪切變形所需的臨界剪切應(yīng)變值。
　　 (3)快速熱擠壓后,細(xì)晶鎢合金中的鎢顆粒沿著擠壓方向被嚴(yán)重拉長(zhǎng)成纖維狀結(jié)構(gòu),其縱橫比高達(dá)5～8,并形成了<110>線織構(gòu),其體積分?jǐn)?shù)約為30％。透射電鏡分析表明,在鎢相中某些區(qū)域形成了許多長(zhǎng)條狀亞晶粒結(jié)構(gòu),這些亞晶之間的晶體學(xué)取向是小角度取向。此外,粘結(jié)相中位錯(cuò)密度極低。這些特征說(shuō)明在快速熱擠壓過(guò)程中發(fā)生了輕微的動(dòng)態(tài)回復(fù)-再結(jié)晶。相對(duì)于燒結(jié)態(tài)合金,擠壓態(tài)合金具有更高的極限拉

5、伸強(qiáng)度和硬度,而塑性較低(1570MPa vs.995MPa;HRC48vs.HRC29 and6.5％vs.24％)。斷口形貌表明,擠壓態(tài)合金的主要斷裂類型是鎢顆粒的穿晶解理斷裂,而粘結(jié)相的延性撕裂特征完全消失,這說(shuō)明熱擠壓使鎢與粘結(jié)相的界面強(qiáng)度大大提高。
　　 (4)熱激活對(duì)鎢合金在熱擠壓過(guò)程中的塑性變形具有重要的促進(jìn)作用,經(jīng)計(jì)算,細(xì)晶93W-0.03Y合金的激活體積約為7b3?？焖贌釘D壓過(guò)程中的動(dòng)態(tài)回復(fù)-再結(jié)晶過(guò)程驅(qū)動(dòng)力主