新型高密度DT740合金塑性变形行为研究

发布时间：2020-05-22 10:16

【摘要】：长期以来,国防领域弹头用材料一直是军用新材料的一个难点,为了适应未来国防领域弹头用材料的发展需要,本研究团队设计出一种具有相对高密度、高强性、优异的冲击韧性及良好的动态性能的新型高密度DT740合金。本论文为了有效的提高合金的力学性能和改善合金的显微组织,时效前对DT740合金进行预变形处理,系统研究了不同预变形量对DT740合金性能与组织的影响规律,分析其形变强化及析出强化机理,为优化该合金的冷塑性成形工艺参数提供理论依据。此外,为了解决合金在锻造加工过程中较容易开裂而报废的问题,本文也重点针对该合金的高温塑性变形规律展开研究,以期为合金的热挤压工艺提供理论参考和实验依据。通过实验研究得出,DT740合金的加工硬化曲线符合Ludwigson模型,可分为线性硬化阶段和抛物线硬化阶段,预变形量35%时,合金的强韧性最佳;并且建立的合金强度、硬度与预变形量之间的数学模型具有较好的拟合性和预见性,对合金的工程生产实践具有一定的指导意义。此外,DT740合金的形变强化主要来自于位错密度的提高,析出强化主要来自于纳米级Ni_4W相的析出。预变形量0%、15%时,合金内的位错形态主要为低密度位错—位错线,位错密度较低,析出相的体积分数较小且分布不均匀;预变形量35%、45%时,形成了高密度位错—胞状结构,位错密度较高,析出相的体积分数较大且分布较为均匀,合金的形变强化和析出强化作用增强。通过EBSD分析得出,DT740合金经预变形处理后,合金内的晶粒发生了择优取向,并且小角度晶界、亚结构的相对含量以及KAM值和Taylor值也得到显著增加。DT740合金在轴向热压缩变形过程中,其流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,流变曲线表现出典型的动态再结晶特征;并计算得到了DT740合金的热变形激活能Q为546.87 KJ/mol,合金的峰值应力热变形本构方程为: ε=1.5428×10~(20)[sinh(0.0026_p)]~(6.064)exp(-546870/R)另外,建立了DT740合金的热加工图,并结合显微组织分析,确定了DT740合金最佳的锻造热加工温度范围为:1150~1250℃,在此温度范围内,可获得均匀、细小的完全动态再结晶组织,且具有较高的能量耗散率η值,约为44%。
【图文】：

示意图,位错,示意图,加工硬化

第一章绪论11图1.1位错增殖示意图Fig.1.1Schematicdiagramofdislocationmultiplication1.5.3析出强化析出强化是时效强化型合金重要的强化机制之一，又称为时效强化或沉淀强化，其强化作用主要是通过析出相的产生、析出相产生的应力场和位错之间的相互作用来完成[49-50]。其中析出强化效果主要体现在：（1）共格应变强化。共格相与基体晶格常数不同时会引起点阵畸变，产生弹性应变场，增加位错运动的阻力，从而使合金的强化效果增强。（2）化学强化。一般随析出相尺寸的变大而增加，原因是当位错切过析出相时，会产生新的界面，导致合金的能量升高达到强化效果。（3）弹性模量强化。析出相与基体的弹性模量不同所造成的。（4）堆垛层错强化。在析出相与基体的弹性模量不同的基础上，由析出相与位错之间的交互作用增强所造成的强化效果。此外，，析出相与基体不共格及不易变形时，析出相周围位错环的增加会导致位错的塞积而实现强化；另一方面，当位错环增加时，就会减少合金内析出相之间的间距，增加位错之间的阻力，来实现有效的强化效果。1.5.4加工硬化曲线及数学模型加工硬化曲线是描述金属材料在一定变形条件及组织状态下其应力随应变的变化规律，是指导材料成型过程的关键[51]。由于金属材料内晶界的存在，使得单晶体的加工硬化与多晶体的加工硬化有所不同，因本课题所研究的新型高密度DT740合金为面心立方结构，且具有较低的层错能，因此，接下来主要介绍具有面心立方结构的单晶体与多晶体的加工

曲线,加工硬化,单晶体,面心立方

第一章绪论13式中，K、n1、n2为常数，在不同变形条件下，具有不同的数值。因此，为了更好和更加准确合理的描述材料的加工硬化曲线特征，应选择适当的数学模型。图1.2面心立方单晶体的加工硬化曲线Fig.1.2Theworkhardeningcurveofface-centeredcubicsinglecrystal1.6材料的热变形行为研究金属材料在再结晶温度以上的变形称为热塑性变形，热锻、热轧、热挤压等是热塑性变形常用的加工方法。为了确保金属材料的再结晶过程完全进行，实际生产中的热加工变形，其变形温度一般远远高于再结晶温度，且判断金属材料冷变形和热变形不能依据变形温度的高低来区分，应根据其再结晶温度来判断。热变形实质上是加工硬化、回复和再结晶软化作用同时作用的过程，加工硬化作用可不断被回复和动态再结晶的软化作用所抵消，使得金属材料能够处于高塑性和低变形抗力的软化状态，变形能够继续进行。当热变形停止后，金属仍处于高温状态，还会发生静态回复、静态再结晶和亚动态再结晶软化过程：如果热变形程度不大，则只会发生静态回复；若热变形程度较大，并且温度仍高于再结晶温度时，则会发生静态再结晶；相比以上两种软化过程，亚动态再结晶是发生在热变形过程中特殊的条件下，其特点是再结晶过程不需要形核时间和孕育期，再结晶过程进行的非常迅速。1.6.1热变形过程的软化行为金属材料在热变形过程中，当应变量较小时，金属的流变应力一般会随应变呈线性增长趋势，但随着变形温度和应变量的增加，由于合金内形变储能的增加，原子震动的加剧，位错的攀移和滑移，合金流变应力的增长规律逐渐低于线性增长趋势，加工硬化现象降低。当合金内的形变储能增加到一定临界值时，变形晶粒就会以亚晶或杂质相为核心发生再结晶，长成新的晶粒，加工硬化现象完全被?
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TJ04;TG135

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