Cu-Nb金屬基復(fù)合材料熱變形本構(gòu)關(guān)系的研究.pdf

1、Cu-Nb金屬基復(fù)合材料因其較高的強度、良好的導(dǎo)電性和耐高溫性受到世界各國科研人員的關(guān)注。有關(guān)Cu-Nb復(fù)合材料的力學(xué)行為研究對該類材料的發(fā)展和應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。通過材料熱變形過程中的本構(gòu)關(guān)系的建立可以定量地描述材料的變形溫度、應(yīng)變速率、流動應(yīng)力等熱變形工藝參數(shù)對材料力學(xué)性能的影響規(guī)律，為材料力學(xué)行為的研究提供可靠數(shù)據(jù)支持。
　　本文利用Gleeble-3500熱模擬實驗機，在20℃～700℃、0.001/s～10/s范圍內(nèi)，

2、對Cu-Nb復(fù)合材料進行了等溫等應(yīng)變速率軸向拉伸實驗;為了進一步研究其組分對Cu-Nb復(fù)合材料變形機制的影響，對純Nb塊體進行了等溫等應(yīng)變速率平面壓縮實驗。通過真應(yīng)力—應(yīng)變曲線，研究了熱變形工藝參數(shù)對流變應(yīng)力的影響規(guī)律。通過對熱模擬實驗數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，在Arrhenius方程的基礎(chǔ)上增加了應(yīng)變變量關(guān)鍵參數(shù)，提出了針對Cu-Nb復(fù)合材料和純Nb塊體的本構(gòu)關(guān)系模型。本文主要獲得以下研究成果和結(jié)論:
　　1.對于Cu-Nb復(fù)合材料，相同

3、應(yīng)變速率下，隨變形溫度的升高，原子運動加劇，位錯間相互對消作用更加明顯，位錯密度降低，軟化作用加強，因此流變應(yīng)力減小;相同變形溫度下，隨應(yīng)變速率的升高，位錯產(chǎn)生、運動數(shù)目增大，位錯間發(fā)生交割的幾率增大，位錯的平衡密度增大，軟化作用受到抑制，因此流變應(yīng)力增大。對于純Nb塊體，相同應(yīng)變速率下，隨溫度的升高流變應(yīng)力下降，但在相同變形溫度下，隨應(yīng)變速率的升高，純Nb塊體流變應(yīng)力變化趨于平穩(wěn)，這可能是由于變形溫度和應(yīng)變速率耦合作用的結(jié)果。

4、　　2.在不同測試條件下，Cu-Nb復(fù)合材料的熱拉伸應(yīng)力—應(yīng)變曲線均呈現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象，主要歸結(jié)為兩個原因:(1)拉伸進入塑性變形階段后，位錯密度陡然增大;(2)增強相Nb纖維對位錯運動的阻礙作用。
　　3.室溫條件下，Cu-Nb復(fù)合材料內(nèi)部的軟化機制以動態(tài)回復(fù)為主;在200℃到700℃范圍變形時，材料內(nèi)部的軟化機制以動態(tài)再結(jié)晶為主。純Nb塊體在20℃到700℃范圍變形時，主要軟化機制為動態(tài)回復(fù)。這是由于與其體材料相比，經(jīng)過大塑變

5、的冷加工過程后的Nb增強纖維更容易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，從而促使Nb動態(tài)再結(jié)晶溫度的進一步降低，同時使Cu-Nb復(fù)合材料在更低的溫度下發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。
　　4.在Arrhenius方程基礎(chǔ)上，增加了應(yīng)變變量關(guān)鍵參數(shù)，提出了針對Cu-Nb復(fù)合材料和純Nb塊體的本構(gòu)關(guān)系模型，并以該模型為基礎(chǔ)，建立了兩種材料關(guān)于溫度、應(yīng)變和流變應(yīng)力的本構(gòu)關(guān)系模型，基于MATLAB工作平臺，給出了一種本構(gòu)方程的求解方法，分別建立了兩種材料本構(gòu)模型的定量關(guān)系式，