W-35Cu复合材料动态压缩变形行为及本构关系
发布时间：2021-01-08 00:36
通过Gleeble-1500热模拟试验机对W-35Cu复合材料进行了应变速率0.01 s-1、变形温度25～950℃以及变形温度25℃、应变速率0.01～5 s-1的压缩试验,获取了材料在试验条件下的真应力应变曲线,分析了温度、应变速率对材料塑性变形力学性能的影响。并利用试验数据拟合建立了材料的本构方程。结果表明:在0.01 s-1应变速率下,随变形温度的升高,材料变形抗力减小,材料最佳加工温度在750～900℃;在25℃变形温度下,材料变形抗力随应变速率的增大而增大,且对应变速率比较敏感。对比验证表明,建立的本构方程能较好地表征材料在试验条件下的塑性变形。
【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
W-35Cu复合材料试样压缩的真应力-应变曲线
根据式（3）计算应变速率0.01s-1和不同温度下材料的应变硬化指数，结果如图2所示。可以看出，随着温度升高，硬化指数减小，变形抗力减小，这有利于材料塑性变形。当温度由25℃上升到625℃时，由于温度软化、动态回复与动态再结晶的作用，硬化指数降低速率较快，由0.44下降到0.25，下降了43.2%，在此温度范围，温升对材料的软化效应比较显著；当温度由750℃上升到950℃时，由于高温软化比较充分，硬化指数降低速率较慢，由0.16下降到0.14，下降了12.5%，在此温度范围，温升对材料的软化效应较弱。由此可见，随着温度的升高，在750℃之前，温度升高对W-35Cu合金的软化效果显著，之后，效果减弱。W-Cu材料的塑性变形先从Cu开始，随后是W。由于W和Cu的物理性质差异，在1083℃铜熔化之前，W塑性变化不大；W的塑性随着温度的升高而增大，而Cu在500～600℃时出现“中温脆性”，当温度高于650℃时，塑性又增强，纯Cu的可锻性在800～900℃最好[8]。研究表明[19]，当温度超过1000℃时，Cu分子将扩散出。因此，W-Cu复合材料塑性变形的试验温度一般不高于870℃。由图1(a）和图2可以看出，W-35Cu在低温塑性差。而高温（大于1000℃）又不适合W-Cu的塑性加工，考虑到Cu的“中温脆性”，W-35Cu塑性加工变形温度最好控制在750～900℃。
根据式（3）计算25℃和不同应变速率的材料应变硬化指数如图3所示。由图可以看出，在25℃，随着应变速率的提高，硬化指数增大速率较大，硬化指数由0.01s-1时的0.44到0.1s-1的0.47，到1s-1的0.51，最后到5 s-1时的0.55，共提高了25%，说明材料塑性变形对应变速率有较高敏感性。根据式（5）和图1结果，以应力开始明显下降时的应变作为计算应变，应变速率1s-1时的绝热温升值ΔT=102.6℃，计算5s-1的绝热温升值ΔT=128.4℃。计算结果表示材料高应变速率绝热温升的平均值，实际上高应变速率下材料更容易在局部发生变形，导致局部微区域绝热温升比计算值的更高，软化效果更显著。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨含量对W-Cu复合材料高温变形行为的影响[J]. 刘勇,孙永伟,田保红,赵瑞龙,张毅. 中国有色金属学报. 2012(09)
[2]纯铁在高应变率下的流动应力特征及其动态塑性本构关系[J]. 包卫平,张毅,任学平. 塑性工程学报. 2009(05)
[3]熔渗法制备的W-Cu高温流动特性及其对塑性变形的影响[J]. 赵艳平,张立武,杜晓斌. 热加工工艺. 2008(08)
[4]0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢动态力学性能研究[J]. 何著,赵寿根,杨嘉陵,程伟. 材料科学与工程学报. 2007(03)
[5]W-Cu纳米复合前驱体粉末的机械合金化制备[J]. 朱永兵,沈以赴. 稀有金属材料与工程. 2007(06)
[6]钨铜复合材料的应用与研究现状[J]. 范景莲,彭石高,刘涛,成会朝. 稀有金属与硬质合金. 2006(03)
[7]国内外钨铜复合材料的研究现状[J]. 范景莲,严德剑,黄伯云,刘军,汪澄龙. 粉末冶金工业. 2003(02)
硕士论文
[1]W-30Cu合金的水热合成法制备及致密化工艺研究[D]. 张会杰.河南科技大学 2015
[2]W-Cu复合材料动力喷涂制备及力学性能研究[D]. 孙澄川.北京理工大学 2015
[3]细晶W-Cu合金高温力学性能与动态力学行为的研究[D]. 刘辉明.中南大学 2011
[4]W-30Cu复合材料的制备工艺及性能研究[D]. 薛翔.南昌大学 2007
本文编号：2963553
【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
W-35Cu复合材料试样压缩的真应力-应变曲线
根据式（3）计算应变速率0.01s-1和不同温度下材料的应变硬化指数，结果如图2所示。可以看出，随着温度升高，硬化指数减小，变形抗力减小，这有利于材料塑性变形。当温度由25℃上升到625℃时，由于温度软化、动态回复与动态再结晶的作用，硬化指数降低速率较快，由0.44下降到0.25，下降了43.2%，在此温度范围，温升对材料的软化效应比较显著；当温度由750℃上升到950℃时，由于高温软化比较充分，硬化指数降低速率较慢，由0.16下降到0.14，下降了12.5%，在此温度范围，温升对材料的软化效应较弱。由此可见，随着温度的升高，在750℃之前，温度升高对W-35Cu合金的软化效果显著，之后，效果减弱。W-Cu材料的塑性变形先从Cu开始，随后是W。由于W和Cu的物理性质差异，在1083℃铜熔化之前，W塑性变化不大；W的塑性随着温度的升高而增大，而Cu在500～600℃时出现“中温脆性”，当温度高于650℃时，塑性又增强，纯Cu的可锻性在800～900℃最好[8]。研究表明[19]，当温度超过1000℃时，Cu分子将扩散出。因此，W-Cu复合材料塑性变形的试验温度一般不高于870℃。由图1(a）和图2可以看出，W-35Cu在低温塑性差。而高温（大于1000℃）又不适合W-Cu的塑性加工，考虑到Cu的“中温脆性”，W-35Cu塑性加工变形温度最好控制在750～900℃。
根据式（3）计算25℃和不同应变速率的材料应变硬化指数如图3所示。由图可以看出，在25℃，随着应变速率的提高，硬化指数增大速率较大，硬化指数由0.01s-1时的0.44到0.1s-1的0.47，到1s-1的0.51，最后到5 s-1时的0.55，共提高了25%，说明材料塑性变形对应变速率有较高敏感性。根据式（5）和图1结果，以应力开始明显下降时的应变作为计算应变，应变速率1s-1时的绝热温升值ΔT=102.6℃，计算5s-1的绝热温升值ΔT=128.4℃。计算结果表示材料高应变速率绝热温升的平均值，实际上高应变速率下材料更容易在局部发生变形，导致局部微区域绝热温升比计算值的更高，软化效果更显著。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨含量对W-Cu复合材料高温变形行为的影响[J]. 刘勇,孙永伟,田保红,赵瑞龙,张毅. 中国有色金属学报. 2012(09)
[2]纯铁在高应变率下的流动应力特征及其动态塑性本构关系[J]. 包卫平,张毅,任学平. 塑性工程学报. 2009(05)
[3]熔渗法制备的W-Cu高温流动特性及其对塑性变形的影响[J]. 赵艳平,张立武,杜晓斌. 热加工工艺. 2008(08)
[4]0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢动态力学性能研究[J]. 何著,赵寿根,杨嘉陵,程伟. 材料科学与工程学报. 2007(03)
[5]W-Cu纳米复合前驱体粉末的机械合金化制备[J]. 朱永兵,沈以赴. 稀有金属材料与工程. 2007(06)
[6]钨铜复合材料的应用与研究现状[J]. 范景莲,彭石高,刘涛,成会朝. 稀有金属与硬质合金. 2006(03)
[7]国内外钨铜复合材料的研究现状[J]. 范景莲,严德剑,黄伯云,刘军,汪澄龙. 粉末冶金工业. 2003(02)
硕士论文
[1]W-30Cu合金的水热合成法制备及致密化工艺研究[D]. 张会杰.河南科技大学 2015
[2]W-Cu复合材料动力喷涂制备及力学性能研究[D]. 孙澄川.北京理工大学 2015
[3]细晶W-Cu合金高温力学性能与动态力学行为的研究[D]. 刘辉明.中南大学 2011
[4]W-30Cu复合材料的制备工艺及性能研究[D]. 薛翔.南昌大学 2007
本文编号：2963553
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