CNTs-Al-Cu復(fù)合材料熱加工變形行為的研究.pdf

1、21世紀(jì)以來，隨著碳納米管(Carbon Nanotubes，CNTs)的規(guī)模化生產(chǎn)和價格大幅度下降，CNTs/Al復(fù)合材料以其作為輕量化結(jié)構(gòu)材料的巨大發(fā)展?jié)摿?，逐漸成為新一代輕量化金屬基復(fù)合材料開發(fā)的主攻方向。自從片狀粉末冶金法發(fā)明以來，其制備工藝及生產(chǎn)出的材料的力學(xué)性能受到廣泛關(guān)注。據(jù)了解，對片狀粉末冶金法制備的鋁基復(fù)合材料的高溫變形行為的研究還比較少。
　　在Gleeble3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)上對擠壓態(tài)的CNTs/Al-Cu

2、復(fù)合材料及Al-Cu基體合金材料進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn)，變形參數(shù)為溫度300-450℃，應(yīng)變速率0.01-10.0s-1。研究兩組材料在熱變形過程中的高溫流變行為，建立材料的流變應(yīng)力本構(gòu)方程，分析變形條件對變形過程中的熱激活能的影響，并且基于動態(tài)材料模型建立起兩組材料在不同應(yīng)變下的加工圖，獲得在該應(yīng)變下加工的最優(yōu)加工區(qū)域。
　　主要結(jié)論如下：
　?、贉囟群蛻?yīng)變速率對材料的流變行為有明顯的影響。特定溫度下，流變應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的增加而

3、急劇增加；特定應(yīng)變速率下，流變應(yīng)力隨著溫度的升高而急劇降低。
　　②片狀粉末冶金法制備的CNTs/Al-Cu復(fù)合材料，疊層高度有序化，CNTs沿疊層方向均勻分散，此時 CNTs對可動位錯及晶界的釘扎作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二相Al2Cu粒子的作用效果。沿疊層方向均勻分布的CNTs對可動位錯及晶界進(jìn)行釘扎，嚴(yán)重增加了位錯開動的阻力，導(dǎo)致位錯運(yùn)動的勢壘增大，因而復(fù)合材料變形過程中的流變應(yīng)力、激活能等明顯大于基體合金材料。
　?、墼诒菊撐牟?/p>

4、用的變形條件中，擠壓態(tài) CNTs/Al-Cu復(fù)合材料及其基體合金材料的高溫流變形為可用雙曲正弦關(guān)系來表述，也就是說材料的熱壓縮變形過程受激活能的影響。得出實(shí)驗(yàn)條件下的兩組樣品的關(guān)于 Z參數(shù)的穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力方程如下：
　　1)基體Al-Cu合金材料
　　此處公式省略！
　　其中Z=ε?exp(226.1×103/RT)。
　　2)擠壓態(tài)CNTs/Al-Cu復(fù)合材料
　　此處公式省略！
　　其中Z=ε?ex