噴射沉積7075-SiC-,p-鋁基復(fù)合材料擠壓變形的數(shù)值模擬.pdf

1、噴射沉積技術(shù)作為一種先進(jìn)的材料制備新技術(shù)，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制備合金及金屬基復(fù)合材料。然而噴射沉積材料通常存在一定量的孔隙，顆粒表面存在一定厚度的氧化膜，顆粒之間未能完全達(dá)到良好的冶金結(jié)合狀態(tài)，因此需要進(jìn)行后續(xù)致密化和塑性變形才能獲得理想的組織和性能。本文對噴射沉積7075/SiC<,p>鋁基復(fù)合材料的致密化和塑性變形規(guī)律及機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。通過對噴射沉積材料的壓縮和擠壓變形規(guī)律及斷裂行為的研究，揭示了變形工藝條件對多孔材料變形行為和

2、斷裂行為的影響規(guī)律。本論文的主要研究內(nèi)容和研究結(jié)論如下： (1)采用Deform 2D有限元軟件對噴射沉積7075/SiC<,p>鋁基復(fù)合材料擠壓變形進(jìn)行了數(shù)值模擬。擠壓比為4～100，錠坯預(yù)熱溫度為300～450℃，擠壓桿速度為2～20mm/s。結(jié)果表明： 在擠壓變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力及溫度變化劇烈，且在模具入口處均出現(xiàn)最大值；擠壓比和擠壓速度越大，應(yīng)力也越大，溫度效應(yīng)也越顯著；噴射沉積7075/SiC<,p>鋁基復(fù)合材料最佳擠

3、壓條件為：錠坯預(yù)熱溫度350～400℃、擠壓比16～50、擠壓桿速度5～15mm/s。 (2)通過Deform 2D有限元軟件對噴射沉積7075/SiC<,p>鋁基復(fù)合材料的平面應(yīng)變和軸對稱擠壓有限元模擬表明： 與平面應(yīng)變擠壓相比，軸對稱擠壓過程中金屬流動比平面應(yīng)變均勻，死角區(qū)要小，致密速度快，但其單位面積擠壓力比平面應(yīng)變擠壓單位擠壓力要高。正的平均應(yīng)力使相對密度降低，負(fù)的平均應(yīng)力(靜水壓力)使相對密度升高，且靜水壓力越

4、大，致密速度愈快。初始相對密度不僅對擠壓力有影響，而且對等效應(yīng)變也有影響。模角越大，進(jìn)入平穩(wěn)擠壓階段所需時間越短；隨著模角的減小，金屬流動趨于均勻，死區(qū)逐漸減小，擠壓力也逐漸減小。隨著錠坯預(yù)熱溫度的降低，致密速度加快。 (3)采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法從宏、細(xì)觀力學(xué)角度研究了噴射沉積7075/SiC<,p>鋁基復(fù)合材料的壓縮變形行為，并通過工藝實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模擬分析的正確性，對復(fù)合材料中增強(qiáng)顆粒轉(zhuǎn)動和折斷行為的研究表明：