【摘 要】
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SiCp/Al复合材料以其优异的性能逐渐应用于航空工业。但由于尺寸的限制,超大型零件必须采用锻造工艺才能实现热加工。因此,研究分析颗粒增强铝基复合材料锻造工艺,能够为实际的SiCp/Al复合材料锻造提供理论支撑和技术指导。本文以粉末冶金态15vol%SiCp/2009Al复合材料为原始试样,在热模拟实验机上进行了热压缩实验,分析并构了复合材料的热变形本构方程和热加工图。采用得出的最佳变形参数对Ф1
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SiCp/Al复合材料以其优异的性能逐渐应用于航空工业。但由于尺寸的限制,超大型零件必须采用锻造工艺才能实现热加工。因此,研究分析颗粒增强铝基复合材料锻造工艺,能够为实际的SiCp/Al复合材料锻造提供理论支撑和技术指导。本文以粉末冶金态15vol%SiCp/2009Al复合材料为原始试样,在热模拟实验机上进行了热压缩实验,分析并构了复合材料的热变形本构方程和热加工图。采用得出的最佳变形参数对Ф100×100mm的块体材料进行了锻造实验,通过金相、扫描、透射、3D-XRD、EBSD以及拉伸等多种手段对未锻和锻后几组试样进行了分析,得到不同工艺下锻后材料显微组织对试样力学性能的影响规律。构建了15vol%SiCp/2009Al复合材料含有Z参数的双曲正弦形式拟合的本构方程,建立了适合15vol%SiCp/2009Al基复合材料的加工图。SiCp/2009Al复合材料的η值（功率耗散效率因子）及ξ（（?））值（失稳判据）的规律是相似的。在温度为520oC,应变速率为1s-1时最大而在520oC,应变速率为0.001s-1时最小。以此确定了15vol%SiCp/2009Al复合材料的热加工温度和应变速率为480oC、1mm/s。得到了锻后试样的力学性能规律。总体来讲,锻后试样的力学性能得到了广泛地提高;同变形量不同道次相同及同道次不同变形量时,力学性能的变化规律都是先上升后下降;相同总变形量时,加热次数少的力学性能好。阐明了不同锻造工艺下复合材料的显微组织特点规律对力学性能的影响规律。随着变形量和锻造次数的改变,显微组织对力学性能的影响以应变诱导析出的第二相析出为主,颗粒分布和晶粒尺寸变化为辅。首先,变形量的增加会使得复合材料的SiC颗粒分布更加弥散,这将会提高材料的性能;第二,随着加热次数的增多,复合材料的晶粒逐渐小幅长大,这将会降低材料的性能;最后,明显地应变诱导第二相析出的特点使Al2Cu第二相析出规律为,随着变形量的增大θ相首先细小弥散然后少量针状析出最后针状规则排列析出的。这和材料力学性能的变化规律是大致相同的。
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