SiCp/2024Al板材电流辅助冲压工艺研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oikikukka
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SiC颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、高比刚度以及高的弹性模量,其能实现结构设计轻量化,是一类在航空、航天、机械、电子等领域中有着广阔应用前景的先进材料。SiC颗粒能够显著地提高材料在室温和高温下的机械性能,其具有很大的发展潜力;但是由于陶瓷颗粒的加入使得复合材料的塑性降低,给塑性加工带来困难,因此限制了它的应用和推广。电流辅助成形不同于传统的塑性加工方法,通过电流辅助的冲压成形方法能实现对SiC颗粒增强铝基复合材料的零件加工。对SiCp/2024Al复合材料板材进行了光学显微组织观察、各种电热参数的测量;进行了复合材料板材的高温拉伸实验以及试样的断口形貌分析和对比,并对材料应变速率敏感性指数进行了测量;进行了电流辅助SiCp/2024Al复合材料板材的冲压工艺实验。首先对SiCp/2024Al复合材料的光学显微组织进行了观察,并对材料的电、热参数(包括电阻率、比热容和热扩散系数)进行了测量。进行了SiCp/2024Al复合材料板材高温拉伸实验,包括电流辅助拉伸和炉温加热拉伸。由电流辅助拉伸实验结果可知,断电温度为300℃、应变速率为0.01s-1时得到的延伸率最高,达到39.54%;对比两种拉伸实验结果可知,不同温度下电流辅助拉伸时试样的抗拉强度均低于炉温加热拉伸时,其差值的均值为109.04MPa。对拉伸试样进行了断口形貌分析,以确定高温下复合材料的断裂方式和机理。对板材在通电过程中的升温情况和温度场及其影响因素进行了分析,有助于对电流辅助冲压成形工艺进行优化;采用自行研制的电流辅助加热系统进行了电流辅助SiCp/2024Al复合材料板材的冲压工艺实验。选取的电流密度为21.7A/mm2,成形温度为400℃。成形后的试件表面质量光洁、厚度均匀、无明显裂纹,且几何形状和尺寸精度良好,达到了设计要求。
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