保持架用铸态铜合金超塑变形过程中的动态再结晶及其数值模拟

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本文采用单向拉伸和压缩实验方法对不经过任何预处理的铸态铅黄铜和铝青铜进行了研究。对铅黄铜分析了变形温度、速度、保温时间、变形量对合金显微组织的影响。铅黄铜在温度相同条件下,在较高的拉伸速度下获得了大延伸率,最大延伸率为190%。在相同的速度下,随着温度的升高,动态再结晶现象比较明显,在660℃发生完全动态再结晶。保温时间对晶粒尺寸的影响不大,基本在14μm左右。铅黄铜的金相组织分析表明,在动态再结晶开始时,新的晶粒首先出现在晶界附近。随着变形量的增加,再结晶区由晶界逐渐向晶粒内部扩展,最后动态再结晶完成,整个晶粒细化。对铝青铜分析了变形温度、速度、变形量对合金显微组织的影响。铝青铜在温度相同的条件下,在较低的拉伸速度下获得了较大的延伸率,最大延伸率为290%。在相同的速度下,随着温度的升高,枝晶逐渐转变成等轴晶,再结晶现象不明显,大部分以孪晶形式出现。铝青铜的金相组织分析表明,铝青铜的软化机制主要是由于高温下晶界弱化,在变形过程中,形成孪晶,孪晶变形改变晶体取向,使滑移系处于有利方向,进而转变为晶界滑移和晶粒转动。通过组织分析, 在Sellars基本模型的基础上,对实验数据进行回归,建立了铸态铅黄铜动态再结晶数学模型;用Deform3D软件对轴承保持架进行了微观组织模拟,模拟的结果与实验所测的数据基本吻合,平均误差为21.2%。
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