变形温度对半固态al―5.5fe合金变形特性的影响

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1、变形温度对半固态Al―5.5Fe合金变形特性的影响　　【摘要】铝铁合金具有较好的使用性能，但合金中普遍存在着富铁相粗大问题，恶化了合金的力学性能，限制了其在工业的广泛应用。本文分析了不同变形温度对Al-5.5Fe合金变形特性的影响。为进一步完善该类合金的半固态成形技术做一定的理论基础。研究表明：铝铁基合金在半固态温度压缩变形时，随着变形温度的升高，真应力降低，640℃变形的真应力峰值只有610℃的八分之一左右。　　【关键词】半固态成形Al-Fe基合金压缩变形　　Al-Fe合金是近些年重新被认识且极具发展前景

2、的新型轻质耐热材料。但铁极易与铝及其它元素化合，形成粗大的脆性针状或针片状富铁相，严重割裂基体，恶化合金的力学性能[1]。因此，细化富铁相是该类合金能否得到实际应用的关键[2]。快速凝固是细化富铁相的有效途径，也使铁含量较高的耐热铝合金得到了实际应用[3]。然而，快速凝固工艺存在着制备工艺复杂、设备昂贵、生产成本高及制品尺寸有限等弊端，只适合用于航空航天和军工等特殊领域[2]。半固态成形技术可以在坯锭制备过程中细化和改变第二相形态，在成形过程中还可以通过破碎进一步细化第二相，该技术在制备类似于Al-Fe合金

3、具有明显的细化优势。为此，本文采用半固态成形技术制备了Al-5.5Fe合金，研究了不同变形温度对半固态Al-5.5Fe合金变形特性的影响。　　1实验材料与方法4　　合金的化学成分见表1。制备工艺为：电磁搅拌制备半固态坯料，用电磁搅拌制备半固态坯料加工成Ф8×12mm的圆柱形。设备为INSTRON-5500R材料实验机。试样加热工艺为：先将保温炉加热到与预定的温度，然后将试样放入，到预定的变形温度后保温5min，进行压缩变形，测定实验数据。　　2实验结果与分析　　图1为变形速率为1×10-1/S，半固态铝铁合

4、金在不同变形温度下的真应力―真实应变曲线。图1（a）与图1（b）分别是T=610℃和T=640℃下的真应力―真实应变曲线。从图1可以看出，流变应力随温度变化分为两个阶段，第一阶段是流变应力急剧变化阶段，第二阶段是应力基本稳定阶段。随着变形温度的升高，真应力降低。当变形温度为610℃，应变从0到0.05变化时，见图1（a），流变应力随着应变的增加而急剧增加，并很快达到峰值。达到峰值以后，随着变形的继续增加，流变应力迅速下降，随后，流变应力随应变的增加趋于平缓，即进入稳态。当变形温度增加到640℃时，峰值应力变

5、小，而且在达到峰值应力后，很快就进入稳定流动状态，见图1（b）。　　当温度为610℃时，虽然达到固液两相区，但由于温度低，固相分数高，在ε～0.07之前，载荷主要是用来克服使组织致密化和液相流动所需的阻力，出现了应力激增和应力峰值。当ε4超过0.07后，与固态压缩时的应变-硬化相反，存在软化现象，由于材料融化充分，其中的液相比例增加，当液相率高于某一临界值时，变形时液相的润滑效果显著，固相颗粒之间运动时的摩擦力减小，即液相的润滑作用大于摩擦力对变形力的影响，故变形力随变形量的增加而趋于平稳，变形很快进入稳定

6、流动状态。在变形初期，由于液相的流动，载荷主要用来克服使组织致密化和固液相流动带来的阻力，变形力上升很快；随着变形过程的深入，应力逐渐下降，载荷主要克服球形固相颗粒之间的摩擦力；在随后的变形过程中，还会出现应力增长阶段，这是组织的致密化和固相颗粒的塑性变形造成的。当T=640℃时，此时由于固相分数低，其应力值比T=610℃时的低约8倍左右，显然，高固相分数坯料与低固相分数坯料在半固体压缩过程中的变形机理不同。变形温度的高低主要影响金属材料的熔化程度、原始固相颗粒的强度以及固相颗粒之间的作用力大小。当变形温度

7、较低时，材料熔化不充分，固相分数比较高，原始固相颗粒强度也较高；当变形温度增加时，材料熔化程度加大，固相分数减少，原始固相颗粒的强度和固相颗粒之间的作用力也随之降低。因此随着变形温度增加，合金的固相分数降低，整体流变应力呈下降趋势。　　3结语　　通过实验结果可以得出铝铁基合金在半固态温度变形时，随着变形温度的升高，真应力峰值降低。　　参考文献：　　[1]王焕荣，叶以富，王伟民.二元铁合金系液态结构与特性的研究进展[J].铸造，2000，49（4）：209-212.　　[2]韩逸，班春燕，巴启先等.交流磁场对

8、亚共晶Al-Fe合金组织的影响[J].铸造，2006，（4）192-196.　　[3]YanHG，ChenZH，KangZT，etal.Formationregularityof4phasesinnanometerpowdersofAl-Fealloypreparedbygasevaporation[J].JNonferrMetalSoc，2000，10（5）：653-655.4