Cu-Ag双相合金导体材料高温流变特性及其本构关系

发布时间：2017-09-20 03:18

  本文关键词：Cu-Ag双相合金导体材料高温流变特性及其本构关系

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【摘要】：接触导线是电气化铁路输电系统的关键部件,长期悬挂于空气中,承受着较大的悬挂拉应力和焦耳热。Cu-6%Ag合金具有优良的力学性能和导电性能,能够满足电气化铁路接触导线的使用要求。但其成型后强度与导电率的匹配度受到预备热成型工艺的极大影响。目前关于该合金热变形行为等领域的研究较少,缺乏必要的理论指导。为此,论文基于热塑性变形能量耗散及失稳理论,结合等温热压缩和金相观察实验,对Cu-6%Ag合金的热塑性变形行为及其微观组织演变规律进行分析。讨论Cu-6%Ag合金的高温流变机理和微观组织演化规律,主要研究工作如下:(1)Cu-6%Ag合金高温高应变速率下的流变特性及微观组织演变。采用Thermecmastor-Z热模拟试验机对C u-6%Ag合金进行绝热等温热压缩试验,获得该合金的流变应力曲线;进行微观组织演变观察,探索其微观组织演化规律。(2)Cu-6%Ag合金流变应力突变及低应变失稳行为探讨。在获得Cu-6%Ag合金流变应力曲线基础上,结合能量耗散及失稳理论分析探索不同能耗及失稳条件下的Cu-6%Ag合金相变孪生、晶内动态再结晶等微观组织演变行为;对比分析该合金高温流变曲线的变化规律。(3)改进并构建DRV-DRX唯物本构模型和简化的唯象本构模型。引入Arrhenius唯象模型和改进的Avrami关系对DRV-DRX分段唯物模型进行改进;引入(5参数对简化的唯象模型进行泛化性改进,使其能够对动态回复型流变应力曲线进行预测。(4)DEFORM-3D流变应力子程序二次开发。利用FORTRAN语言编写基于DEFORM-3D有限元软件的材料本构模型程序,并编译链接生成DEF_SIM.exe、DEF_SIM_P4.exe及DEF_SIM_P4P.exe等三个求解器,在此基础上进行热压缩实验的热-力耦合数值模拟分析,验证所构建本构模型的准确性和适用性。论文关于Cu-6%Ag合金高温流变特性和组织演化规律的研究成果可以为该合金的热成型工艺制定及优化提供理论指导;二次开发的DEFORM-3D有限元求解器,具有一定的实用价值。
【关键词】：Cu-6%Ag合金 流变特性 微观组织演变 本构模型 二次开发
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 Cu合金导体材料研究背景8-9
• 1.2.1 Cu合金导体材料的运用8
• 1.2.2 FCC-BCC系Cu合金导体材料研究现状8-9
• 1.3 Cu-Ag合金导体材料研究综述9-13
• 1.3.1 Cu-Ag合金铸态微观组织9-11
• 1.3.2 Cu-Ag合金的制备11
• 1.3.3 Cu-Ag合金的塑性变形机理及其导电性能11-13
• 1.4 金属材料本构关系13-15
• 1.4.1 热模拟试验技术及金属材料高温流变曲线13-15
• 1.4.2 金属材料本构关系研究现状15
• 1.5 选题意义及主要内容15-18
• 1.5.1 选题意义15-16
• 1.5.2 主要内容16-18
• 2 研究方案及实验18-20
• 2.1 研究方案18
• 2.2 实验材料18
• 2.3 主要实验内容18-20
• 2.3.1 等温热压缩实验18-19
• 2.3.2 微观组织观察19-20
• 3 实验结果及分析20-34
• 3.1 Cu-6%Ag实验流变应力准确性评价20-22
• 3.2 Cu-6%Ag合金高温流变特性及微观组织演变分析22-26
• 3.2.1 Cu-6%Ag合金高温流变应力变化规律分析22-25
• 3.2.2 Cu-6%Ag合金微观组织演变规律分析25-26
• 3.3 基于DMM理论的Cu-6%Ag合金低应变失稳行为探讨26-32
• 3.3.1 DMM理论简述26-27
• 3.3.2 Cu-6%Ag合金理论失稳区讨论27-31
• 3.3.3 流变应力突变及高应变速率低应变失稳探讨31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 4 Cu-6%Ag合金高温本构关系描述34-52
• 4.1 DRV-DRX分段唯物本构关系34-42
• 4.1.1 DRV阶段本构关系34-38
• 4.1.2 DRX阶段本构关系38-41
• 4.1.3 模型精度评价41-42
• 4.2 修正的J-C本构关系42-45
• 4.2.1 模型建立42-45
• 4.2.2 模型精度评价45
• 4.3 一种简化的唯象本构关系45-50
• 4.3.1 模型构建45-48
• 4.3.2 模型精度评价48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 5 基于二次开发的Cu-6%Ag合金本构关系验证52-66
• 5.1 DEFORM有限元软件简介52-53
• 5.2 基于DEFORM-3D平台的二次开发53-59
• 5.2.1 DEFORM-3D用户自定义接口简介53-56
• 5.2.2 本构模型计算流程图56-57
• 5.2.3 本构关系的FORTRAN语言表达57-59
• 5.3 基于二次开发的等温热压缩实验数值模拟验证59-65
• 5.3.1 热-力耦合数值模拟参数设置59-61
• 5.3.2 等效应变及应力模拟结果分析61-63
• 5.3.3 行程-载荷曲线对比63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 主要结论及展望66-68
• 6.1 主要结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-76
• 附录76
• A. 攻读硕士学位期间发表论文76

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1 漏卫娟;张雷;孟亮;;应变过程中Cu-6％Ag合金的组织纤维化及导电特性[J];稀有金属材料与工程;2006年S2期

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本文编号：885584