CNTs/Al-Cu复合材料热加工变形行为的研究
发布时间：2021-07-11 04:23
21世纪以来,随着碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）的规模化生产和价格大幅度下降,CNTs/Al复合材料以其作为轻量化结构材料的巨大发展潜力,逐渐成为新一代轻量化金属基复合材料开发的主攻方向。自从片状粉末冶金法发明以来,其制备工艺及生产出的材料的力学性能受到广泛关注。据了解,对片状粉末冶金法制备的铝基复合材料的高温变形行为的研究还比较少。在Gleeble 3500热模拟试验机上对挤压态的CNTs/Al-Cu复合材料及Al-Cu基体合金材料进行热压缩实验,变形参数为温度300-450℃,应变速率0.01-10.0s-1。研究两组材料在热变形过程中的高温流变行为,建立材料的流变应力本构方程,分析变形条件对变形过程中的热激活能的影响,并且基于动态材料模型建立起两组材料在不同应变下的加工图,获得在该应变下加工的最优加工区域。主要结论如下：①温度和应变速率对材料的流变行为有明显的影响。特定温度下,流变应力随着应变速率的增加而急剧增加；特定应变速率下,流变应力随着温度的升高而急剧降低。②片状粉末冶金法制备的CNTs/Al-Cu复合材料,叠层高度有序化,CNTs沿叠层方向均匀分...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CNTs/Al复合材料粉末的制备工艺（a）传统粉末冶金法（b）片层粉末冶金法[24]
用搅拌式球磨机进行球磨，转速为 423rpm，根据初始铝粉直径和要求片状铝粉的尺寸确定球磨时间。CNT/Al 复合材料粉末的制备工艺如图 1.1(b)所示。图 1.1 CNTs/Al 复合材料粉末的制备工艺 （a）传统粉末冶金法（b）片层粉末冶金法[24]Fig.1.1 Fabrication procedures for CNTs/Al nanocomposites: (a) conventional PM and (b) flake PM.
将温度为 550℃烧结 2h 的片状粉末压实成 Ф40×30mm 的圆柱。而后在 440℃下以20:1 的挤压比，挤压速度为 0.5mm/min 挤出高致密化的棒材。挤压过后棒材的致密度达到 99%以上，片层的排列得到加强。由于挤压方向与压实圆柱的轴向平行，所以在最终产品中层片的排列方向与挤压方向平行。棒材的中心和周边片层的排列周期没有明显的差别。CNT/Al 复合材料的微观组织如图 1.2 所示。1.3 铝基复合材料热变形研究概论1.3.1 铝基复合材料热变形流变应力曲线与动态软化行为流变应力是材料热变形过程中的重要参数，可用来表征材料的塑性变形性能变形时所需载荷的大小以及变形过程消耗能量的多少，均由材料的流变应力决定流变应力的变化在一定程度上能够反映材料内部微观组织的变化。在热变形过程中，铝基复合材料显微组织的变化主要包括以下几个方面：①回复产生亚晶，②再结晶晶粒细化及晶粒长大，③热变形过程中应变诱发第二相粒子析出，④晶体位向差与织构的形成。一般情况下，铝基复合材料的热变形流变应力曲线主要有两种，如图 1.3 所示。（a）（b）
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于调控2E12航空铝合金微观组织结构的加工图（英文）[J]. 黄裕金,陈志国. 稀有金属材料与工程. 2012(05)
[2]铝基复合材料的制备方法[J]. 倪增磊,王爱琴,田可庆. 热加工工艺. 2011(20)
[3]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势[J]. 郑喜军,米国发. 热加工工艺. 2011(12)
[4]铝基复合材料的研究[J]. 王宇鑫,张瑜,严鹏飞,严彪. 上海有色金属. 2010(04)
[5]Processing map for hot working of SiCp/7075 Al composites[J]. M.RAJAMUTHAMILSELVAN,S.RAMANATHAN,R.KARTHIKEYAN. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(04)
[6]碳纳米管增强铝基复合材料的研究进展[J]. 庞秋,谷万里,盛文斌. 材料导报. 2008(S3)
[7]航空航天用多功能SiC/Al复合材料研究进展（英文）[J]. 崔岩,王力锋,任建岳. Chinese Journal of Aeronautics. 2008(06)
[8]Ti53311S合金高温塑性变形行为及加工图[J]. 王蕊宁,奚正平,赵永庆,戚运连,杜宇. 稀有金属材料与工程. 2008(01)
[9]应用加工图理论研究Ti2AlNb基合金的高温变形特性[J]. 曾卫东,徐斌,何德华,梁晓波,李世琼,张建伟,周义刚. 稀有金属材料与工程. 2007(04)
[10]Hot Deformation Behavior of 2124 Al Alloy[J]. S.Ramanathan,R.Karthikeyan,V.Deepak Kumar,G.Ganesan. Journal of Materials Science & Technology. 2006(05)
硕士论文
[1]铝基复合材料的高温流变行为及加工图研究[D]. 金方杰.上海交通大学 2008
本文编号：3277329
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CNTs/Al复合材料粉末的制备工艺（a）传统粉末冶金法（b）片层粉末冶金法[24]
用搅拌式球磨机进行球磨，转速为 423rpm，根据初始铝粉直径和要求片状铝粉的尺寸确定球磨时间。CNT/Al 复合材料粉末的制备工艺如图 1.1(b)所示。图 1.1 CNTs/Al 复合材料粉末的制备工艺 （a）传统粉末冶金法（b）片层粉末冶金法[24]Fig.1.1 Fabrication procedures for CNTs/Al nanocomposites: (a) conventional PM and (b) flake PM.
将温度为 550℃烧结 2h 的片状粉末压实成 Ф40×30mm 的圆柱。而后在 440℃下以20:1 的挤压比，挤压速度为 0.5mm/min 挤出高致密化的棒材。挤压过后棒材的致密度达到 99%以上，片层的排列得到加强。由于挤压方向与压实圆柱的轴向平行，所以在最终产品中层片的排列方向与挤压方向平行。棒材的中心和周边片层的排列周期没有明显的差别。CNT/Al 复合材料的微观组织如图 1.2 所示。1.3 铝基复合材料热变形研究概论1.3.1 铝基复合材料热变形流变应力曲线与动态软化行为流变应力是材料热变形过程中的重要参数，可用来表征材料的塑性变形性能变形时所需载荷的大小以及变形过程消耗能量的多少，均由材料的流变应力决定流变应力的变化在一定程度上能够反映材料内部微观组织的变化。在热变形过程中，铝基复合材料显微组织的变化主要包括以下几个方面：①回复产生亚晶，②再结晶晶粒细化及晶粒长大，③热变形过程中应变诱发第二相粒子析出，④晶体位向差与织构的形成。一般情况下，铝基复合材料的热变形流变应力曲线主要有两种，如图 1.3 所示。（a）（b）
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于调控2E12航空铝合金微观组织结构的加工图（英文）[J]. 黄裕金,陈志国. 稀有金属材料与工程. 2012(05)
[2]铝基复合材料的制备方法[J]. 倪增磊,王爱琴,田可庆. 热加工工艺. 2011(20)
[3]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势[J]. 郑喜军,米国发. 热加工工艺. 2011(12)
[4]铝基复合材料的研究[J]. 王宇鑫,张瑜,严鹏飞,严彪. 上海有色金属. 2010(04)
[5]Processing map for hot working of SiCp/7075 Al composites[J]. M.RAJAMUTHAMILSELVAN,S.RAMANATHAN,R.KARTHIKEYAN. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010(04)
[6]碳纳米管增强铝基复合材料的研究进展[J]. 庞秋,谷万里,盛文斌. 材料导报. 2008(S3)
[7]航空航天用多功能SiC/Al复合材料研究进展（英文）[J]. 崔岩,王力锋,任建岳. Chinese Journal of Aeronautics. 2008(06)
[8]Ti53311S合金高温塑性变形行为及加工图[J]. 王蕊宁,奚正平,赵永庆,戚运连,杜宇. 稀有金属材料与工程. 2008(01)
[9]应用加工图理论研究Ti2AlNb基合金的高温变形特性[J]. 曾卫东,徐斌,何德华,梁晓波,李世琼,张建伟,周义刚. 稀有金属材料与工程. 2007(04)
[10]Hot Deformation Behavior of 2124 Al Alloy[J]. S.Ramanathan,R.Karthikeyan,V.Deepak Kumar,G.Ganesan. Journal of Materials Science & Technology. 2006(05)
硕士论文
[1]铝基复合材料的高温流变行为及加工图研究[D]. 金方杰.上海交通大学 2008
本文编号：3277329
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