C sf /AZ91D复合材料高温变形动态再结晶临界条件
发布时间：2021-06-07 11:02
采用真空压力浸渗法制备了短切碳纤维体积分数为15%的AZ91D镁基复合材料（Csf/AZ91D）,通过等温恒应变率压缩试验,研究了复合材料在变形温度为400460℃、应变速率为0.0010.1s-1、最大真应变为0.7条件下的流变应力和动态再结晶行为。结果表明,复合材料流变应力曲线呈现显著的动态再结晶软化特征,动态再结晶临界应变随变形温度升高或应变速率降低而减小,其与Z参数之间的函数关系为εc=1.6×10-3 Z0.037 2;动态再结晶临界应变和峰值应变之间的关系为εc=0.385 2εp;同等变形条件下,复合材料动态再结晶的临界应变远小于AZ91D镁合金,短切碳纤维促进了基体镁合金动态再结晶发生,同时细化了其再结晶晶粒。
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2017,37(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图２铸态Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料显微组织１．２试验方法
试，其实际密度为１．７９８ｇ／ｃｍ３，理论密度为１．８１４ｇ／ｃｍ３，因此所制备的镁基复合材料平均致密度约为９９．１％。图２为铸态Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料的显微组织，可以看出，复合材料中短碳纤维无明显团聚现象。复合材料中基体合金组织致密，无明显缩孔、缩松等缺陷。图２铸态Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料显微组织１．２试验方法将铸态Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料和同炉制备的镁合金线切割加工成?１０ｍｍ×１５ｍｍ的压缩试样（见图３）。变形温度为４００、４３０和４６０℃，应变速率为０．００１、０．０１和０．１ｓ－１，最大真应变为０．７。高温变形结束后，立即将压缩试样水冷淬火，沿压缩方向轴向剖开并打磨、抛光，用５％的柠檬酸腐蚀后在光学显微镜下观察其显微组织。图３复合材料和镁合金试样宏观形貌２试验结果与讨论２．１高温变形力学行为与组织图４为Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料在不同变形条件下的流变应力曲线。可以看出，在高温变形初始阶段，流变应力随着变形量增大而迅速上升，复合材料基体中位错密度迅速提高，此时加工硬化起主导作用；随着变形量４１６特种铸造及有色合金２０１７年第３７卷第４期
逐步增大，加工硬化不断与动态再结晶软化相抵消，致使流变应力上升速率放缓；当继续加大变形量时，强化了其软化效果，材料的流变应力上升趋势开始减小并出现峰值；达到峰值应力后，动态再结晶的软化作用开始占据主导地位，当加工硬化与动态再结晶软化作用达到平衡时，流变应力曲线趋于平稳。复合材料整个压缩变化过程中，流变应力曲线呈现明显的应变软化现象。（ａ）０．１ｓ－１（ｂ）４６０℃图４Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料的流变应力曲线图５是变形温度为４００℃，应变速率为０．１ｓ－１时Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料与ＡＺ９１Ｄ镁合金高温变形后的显微组织。可以看出，高温压缩后Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料的动态再结晶晶粒尺寸明显小于同等变形条件下镁合金ＡＺ９１Ｄ的晶粒尺寸。复合材料中短切碳纤维加剧了基体镁合金位错堆积程度，为基体动态再结晶晶粒形核提供了较高的能量条件；另一方面，立体网状交叉结构的短切碳纤维抑制了动态再结晶新晶粒的长大，从而导致复合材料基体晶粒组织的细化。此外，动态再结晶引起的基体软化使得纤维在大塑性变形中易于发生偏转和流动，导致复合材料纤维分布从制备态的随机取向状态（见图２）转化为压缩后垂直压缩方向分布（见图５ａ）。（ａ）Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料（ｂ）ＡＺ９１Ｄ镁合金图５复合材料与ＡＺ９１Ｄ镁合金高温变形后的显微组织２．２再结晶临界条件当变形温度和应变速率一定时，加工硬化率为表征流变应力随应变变化的变量，其表达式为θ＝ｄσ／ｄε。材料θ－σ的曲线呈现拐点特征，即－?２θ／?σ２＝０，并且可推导偏导数关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]真空浸渗Csf/AZ91D复合材料的高温变形行为与机理[J]. 尚鸿甫,王振军,黄飚,朱世学,余欢. 特种铸造及有色合金. 2016(08)
[2]AZ41M镁合金动态再结晶临界条件[J]. 蔡志伟,陈拂晓,郭俊卿. 中国有色金属学报. 2015(09)
[3]Csf/Mg复合材料热压缩流变行为及本构关系[J]. 张良,王振军,尚鸿甫,朱世学. 热加工工艺. 2014(18)
[4]Ti-47%Al合金在热变形下的流动应力本构模型（英文）[J]. 邓太庆,叶磊,孙宏飞,胡连喜,苑世剑. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(S2)
[5]SiC颗粒增强Al基复合材料的动态再结晶模型[J]. 张鹏,李付国. 稀有金属材料与工程. 2010(07)
[6]液态浸渗法制备碳纤维增强镁基复合材料研究进展[J]. 欧阳海波,齐乐华,李贺军. 特种铸造及有色合金. 2008(S1)
[7]AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件研究[J]. 黄光杰,钱宝华,汪凌云,J.J.Jonas. 稀有金属材料与工程. 2007(12)
[8]SiCW/AZ91镁基复合材料及AZ91镁合金的高温变形行为[J]. 李淑波,郑明毅,甘为民,吴昆. 复合材料学报. 2005(03)
[9]纸张涂布分散剂—低分子量聚丙烯酸钠[J]. 李燕. 黑龙江造纸. 2003(01)
本文编号：3216455
【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2017,37(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图２铸态Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料显微组织１．２试验方法
试，其实际密度为１．７９８ｇ／ｃｍ３，理论密度为１．８１４ｇ／ｃｍ３，因此所制备的镁基复合材料平均致密度约为９９．１％。图２为铸态Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料的显微组织，可以看出，复合材料中短碳纤维无明显团聚现象。复合材料中基体合金组织致密，无明显缩孔、缩松等缺陷。图２铸态Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料显微组织１．２试验方法将铸态Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料和同炉制备的镁合金线切割加工成?１０ｍｍ×１５ｍｍ的压缩试样（见图３）。变形温度为４００、４３０和４６０℃，应变速率为０．００１、０．０１和０．１ｓ－１，最大真应变为０．７。高温变形结束后，立即将压缩试样水冷淬火，沿压缩方向轴向剖开并打磨、抛光，用５％的柠檬酸腐蚀后在光学显微镜下观察其显微组织。图３复合材料和镁合金试样宏观形貌２试验结果与讨论２．１高温变形力学行为与组织图４为Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料在不同变形条件下的流变应力曲线。可以看出，在高温变形初始阶段，流变应力随着变形量增大而迅速上升，复合材料基体中位错密度迅速提高，此时加工硬化起主导作用；随着变形量４１６特种铸造及有色合金２０１７年第３７卷第４期
逐步增大，加工硬化不断与动态再结晶软化相抵消，致使流变应力上升速率放缓；当继续加大变形量时，强化了其软化效果，材料的流变应力上升趋势开始减小并出现峰值；达到峰值应力后，动态再结晶的软化作用开始占据主导地位，当加工硬化与动态再结晶软化作用达到平衡时，流变应力曲线趋于平稳。复合材料整个压缩变化过程中，流变应力曲线呈现明显的应变软化现象。（ａ）０．１ｓ－１（ｂ）４６０℃图４Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料的流变应力曲线图５是变形温度为４００℃，应变速率为０．１ｓ－１时Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料与ＡＺ９１Ｄ镁合金高温变形后的显微组织。可以看出，高温压缩后Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料的动态再结晶晶粒尺寸明显小于同等变形条件下镁合金ＡＺ９１Ｄ的晶粒尺寸。复合材料中短切碳纤维加剧了基体镁合金位错堆积程度，为基体动态再结晶晶粒形核提供了较高的能量条件；另一方面，立体网状交叉结构的短切碳纤维抑制了动态再结晶新晶粒的长大，从而导致复合材料基体晶粒组织的细化。此外，动态再结晶引起的基体软化使得纤维在大塑性变形中易于发生偏转和流动，导致复合材料纤维分布从制备态的随机取向状态（见图２）转化为压缩后垂直压缩方向分布（见图５ａ）。（ａ）Ｃｓｆ／ＡＺ９１Ｄ复合材料（ｂ）ＡＺ９１Ｄ镁合金图５复合材料与ＡＺ９１Ｄ镁合金高温变形后的显微组织２．２再结晶临界条件当变形温度和应变速率一定时，加工硬化率为表征流变应力随应变变化的变量，其表达式为θ＝ｄσ／ｄε。材料θ－σ的曲线呈现拐点特征，即－?２θ／?σ２＝０，并且可推导偏导数关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]真空浸渗Csf/AZ91D复合材料的高温变形行为与机理[J]. 尚鸿甫,王振军,黄飚,朱世学,余欢. 特种铸造及有色合金. 2016(08)
[2]AZ41M镁合金动态再结晶临界条件[J]. 蔡志伟,陈拂晓,郭俊卿. 中国有色金属学报. 2015(09)
[3]Csf/Mg复合材料热压缩流变行为及本构关系[J]. 张良,王振军,尚鸿甫,朱世学. 热加工工艺. 2014(18)
[4]Ti-47%Al合金在热变形下的流动应力本构模型（英文）[J]. 邓太庆,叶磊,孙宏飞,胡连喜,苑世剑. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(S2)
[5]SiC颗粒增强Al基复合材料的动态再结晶模型[J]. 张鹏,李付国. 稀有金属材料与工程. 2010(07)
[6]液态浸渗法制备碳纤维增强镁基复合材料研究进展[J]. 欧阳海波,齐乐华,李贺军. 特种铸造及有色合金. 2008(S1)
[7]AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件研究[J]. 黄光杰,钱宝华,汪凌云,J.J.Jonas. 稀有金属材料与工程. 2007(12)
[8]SiCW/AZ91镁基复合材料及AZ91镁合金的高温变形行为[J]. 李淑波,郑明毅,甘为民,吴昆. 复合材料学报. 2005(03)
[9]纸张涂布分散剂—低分子量聚丙烯酸钠[J]. 李燕. 黑龙江造纸. 2003(01)
本文编号：3216455
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