【摘 要】
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SiCp/Al复合材料因具有良好的力学性能和物理性能,在航空航天等关键性结构件上广泛使用,因此受到广大科研界人士的高度重视。但是由于SiC颗粒的存在,导致SiCp/Al复合材料的塑
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SiCp/Al复合材料因具有良好的力学性能和物理性能,在航空航天等关键性结构件上广泛使用,因此受到广大科研界人士的高度重视。但是由于SiC颗粒的存在,导致SiCp/Al复合材料的塑性有所下降,所以研究SiCp/Al复合材料的塑性加工就变得非常有意义。目前,人们大都集中在SiCp/Al复合材料的轧制和挤压这两方面的研究,对SiCp/Al复合材料的锻造研究相对较少。本文主要采用有限元模拟和热压缩实验相结合的方法,对SiCp/Al复合材料的锻造变形行为进行了研究。主要工作如下:首先,采用Gleeble-3800热力模拟实验机对SiCp/Al复合材料的圆柱体进行热压缩实验,得出SiCp/Al复合材料圆柱体在应变率为0.001~1.0 S-1和变形温度为375~475 oC下的真应力-应变曲线。并基于双曲正弦函数修正的Arrhenius关系式,采用多元线性回归的方法利用Origin软件建立了材料的本构模型,并为后续有限元模拟提供材料模型依据。其次,利用有限元软件ABAQUS对SiCp/Al复合材料进行三维热力耦合模拟,分析了各变形工艺参数对SiCp/Al复合材料锻造过程的损伤场、应力应变场和温度场的影响规律,并研究了各变形工艺参数对锻造过程中的位移-载荷曲线的影响。主要得出,变形量和变形温度对坯料的损伤场、应变场和温度场有显著影响,当变形量为20%和30%时,锻件鼓形区不出现裂纹,变形量增加到40%时,鼓形区出现裂纹。而摩擦系数对温度场和损伤场的影响较小。最后,为了从更深层次来研究SiCp/Al复合材料的塑性变形行为,用有限元软件ABAQUS建立了SiCp/Al复合材料真实微观结构的二维有限元模型,研究了SiCp/Al复合材料在锻造过程中的颗粒和基体的流动特性。
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