SiCw/LD2復(fù)合材料高溫壓縮變形及其對組織與性能的影響

《SiCw/LD2復(fù)合材料高溫壓縮變形及其對組織與性能的影響》，王桂松著。

副題名

外文題名

Hot compression and its effects on the microstructure and properties of the SiCw/LD2 composite

論文作者

王桂松著

導(dǎo)師

王德尊教授指導(dǎo)

學(xué)科專業(yè)

材料學(xué)

學(xué)位級別

d 2001n

學(xué)位授予單位

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

學(xué)位授予時間

2001

關(guān)鍵詞

金屬基復(fù)合材料 擠壓鑄造 壓縮變形 鋁基復(fù)合材料 鋁合金

館藏號

TB331

唯一標(biāo)識符

108.ndlc.2.1100009031010001/T3F24.012002678941

館藏目錄

2002\TB331\111

退火工藝參數(shù)主要包括加熱速度、退火溫度、保溫時間及冷卻速度。其對制品組織與性能的影響如下：

1、加熱速度

鋁及鋁合金退火時，應(yīng)盡量采用快速加熱。這是因為鋁及鋁合金具有良好的導(dǎo)熱性能，具備快速加熱的條件。更為重要的原因是快速加熱時，一般可得到較細小的晶粒。而緩慢加熱時，晶粒容易粗大，晶粒粗大將降低制品的深沖性能及表面質(zhì)量。

2、退火溫度

退火溫度對組織與性能的影響最為明顯。經(jīng)冷變形而產(chǎn)生了加工硬化的金屬，根據(jù)加熱溫度高低不同，其組織和性能的變化過程可分為回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長大三個階段。

① 回復(fù)階段：用光學(xué)顯微鏡觀察時，看不到內(nèi)部組織有任何變化。此時，金屬的強度稍有降低，塑性略有提高，內(nèi)應(yīng)力明顯下降。

②再結(jié)晶階段：當(dāng)金屬加熱到開始再結(jié)晶溫度時，則在冷變形金屬和合金的基體上，開始形成新的晶粒。隨著加熱溫度的升高或保溫時間的延長，新晶粒的數(shù)量不斷增加，直至全部形成了新的再結(jié)晶晶粒為止。此階段，纖維組織（被拉長的晶粒）轉(zhuǎn)變成再結(jié)晶組織（等軸的再結(jié)晶晶粒）。此時，完全消除了加工硬化現(xiàn)象，金屬的強度急劇下降，塑性明顯提高。

③晶粒長大：冷變形金屬在經(jīng)過完全再結(jié)晶后，一般可得到均勻細小的等軸晶粒。但是，如果加熱溫度過高或加熱時間過長時，則再結(jié)晶后的新晶粒又會發(fā)生合并與長大，使晶粒變得粗大，金屬的機械性能也相應(yīng)變壞。

3、保溫時間

加熱溫度不高，即金屬處于回復(fù)階段時，保溫時間對組織性能影響不明顯。但當(dāng)金屬處于再結(jié)晶階段時，若保溫時間過長，晶粒變得粗大，機械性能也相應(yīng)變差。

4、冷卻速度

對于純鋁熱處理不可強化合金而言，冷卻速度對組織性能影響不大。因此，退火時可采用隨爐冷卻或出爐緩冷的方法。

對于在再結(jié)晶溫度以上，且再結(jié)晶的速度大于加工硬化速度的變形過程，即在變形過程中，由于完全再結(jié)晶的結(jié)果而全部消除加工硬化現(xiàn)象的變形過程稱為熱變形。這種變形過程不但能提高金屬的塑性，降低變形抗力，同時，變形后可使金屬獲得等軸的再結(jié)晶顯微組織。熱變形通常發(fā)乍在（0.9～0.95）T_τ的溫度范圍內(nèi)。

熱加工變形可認(rèn)為是加工硬化和再結(jié)晶兩個過程的相砭重疊。在此過程中，由于再結(jié)晶能充分進行和靠三向壓J砸力狀態(tài)等岡素的作用，將對其金屬性質(zhì)有如下影響：

（1）改善鑄造金屬組織，增加密度，改善力學(xué)性能和降低化學(xué)成分的偏析與組織的不均勻性。熱變形過程中，當(dāng)金屬內(nèi)有降低其力學(xué)性能及塑性的鑄造柱狀組織時，經(jīng)過變形使其破碎變細，并由再結(jié)晶形成新的等軸晶粒。若用三向壓應(yīng)力狀態(tài)圖示加工，還可以焊合鑄錠內(nèi)部氣孔和未被沾污的裂紋。這樣一來，增加了金屬的密度，并改善了力學(xué)性能。在足夠的變形程度和適當(dāng)?shù)臏囟燃八俣葪l件下，可以得到均勻的等軸晶粒組織，致使變形抗力指數(shù)及變性指數(shù)皆有提高。

（2）改善熱變形金屬的本身性質(zhì)。熱變形不僅能改善鑄造組織及性質(zhì)，同時還可以改善熱變形物體本身的性質(zhì)。這是由于在熱變形過程中，擴散和再結(jié)晶可使其化學(xué)成分變得更加均勻，同時隨著變形程度的增加，再結(jié)晶后的晶粒會變小，金屬內(nèi)的晶粒越小則力學(xué)性能越高。由此，只要掌握再結(jié)晶圖，控制變形程度、變形過程與變形終了溫度，使之獲得均勻的所需一定大小晶粒的良好條件，則可保證產(chǎn)品的質(zhì)量。但熱變形不能改變由非金屬夾雜物所造成的纖維組織。鑄造金屬在熱加工變形中所形成的纖維組織與在冷加工變形中由于晶粒被拉長所形成的纖維組織不同，前者是由于鑄造組織中晶界上非溶物質(zhì)的拉長造成的。因為在鑄造金屬中存在有粗大的一次結(jié)晶的晶粒，在其邊界上分布有非金屬夾雜物的薄層。在變形過程中這些粗大的晶粒遭到破碎并在金屬流動最大的

方向上拉長。與此同時，禽有非金屬夾雜的晶問薄層在此方向上也拉成長形。當(dāng)變形程度足夠大時，這些夾雜可被拉成線條狀。在變形過程中，由于完全再結(jié)晶結(jié)果，被拉長的晶?？勺兂稍S多細小的等軸晶粒，而位于晶界和晶內(nèi)的非溶物質(zhì)卻不能因再結(jié)晶而改變，仍處于拉長狀態(tài)，形成纖維狀組織。一般情況下，纖維方向只能用變形的方法來改變，由于壓力加工的方式不同，這種纖維組織的方向也是不同的。軋制和拉拔時，纖維平行于延伸方向。

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