喷射沉积7075alsicltpgt复合材料板高温拉伸变形与断裂行为研究

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1、摘要非连续增强铝基复合材料因具有比重小、强度大、弹性模量高、耐磨及对环境稳定等优良综合性能，以至在航空、航天、汽车等现代技术领域有着极其广阔的应用前景，但由于大量脆性增强相的存在，铝基复合材料的室温断裂韧性以及可加工性都较差。本文在WDE．200拉伸机上采用单向高温拉伸试验，对喷射沉积7075Ai／SiC。复合材料板材的高温变形和断裂行为进行研究，变形温度为300"{2～450"C，应变速率为O．001～0．1s～，使用LeitzMM一6卧式金相显微镜和JSM．6700F扫描电镜对其变形组织和拉

2、伸断口进行观察。另外，通过对喷射沉积7075Al／SiC。复合材料板材分别进行固溶、固溶时效热处理，研究了热处理对其高温变形及断裂行为的影响。1．喷射沉积7075A1／SIC。复合材料板材的流变应力随着变形温度的升高而降低，随着应变速率的增加而增加。变形初期，材料的流变应力随变形程度的增加，表现出明显的应变硬化趋势，其后由于发生软化抵消过程，增幅逐步缓慢，最终处于一定的稳态流变，直到材料发生断裂。2．通过对喷射沉积7075Al／SiC。复合材料板材高温拉伸实验得到的流变应力的分析，材料的应变速率

3、敏感系数m最大值仅为O．22，远低于超塑性材料；材料的延伸率随着变形温度的提高和变形速率的降低而提高，在应变速率为0．00ls～，变形温度为450℃可获得最大延伸率为71．07％。可用Power—Arrhenius模型和温度补偿的应变速率因子Z参数值模型描述对喷射沉积7075Al／SiC。复合材料板材的高温变形行为，得到了材料流变应力本构方程：亡=4．28x10140r5“exp(一332x103／Rr)3．对高温拉伸后SiC颗粒以及基体合金微观组织进行观察发现，在变形温度高和变形速率降低时，S

4、iC颗粒分布较为均匀，且破碎程度大，颗粒得到细化。随着应变速率的增加，基体晶粒尺寸由粗大逐步细小，基体表面空洞增多；而随着变形温度的升高，基体晶粒逐渐变大，形核减少。晶粒沿平行于拉伸的方向被拉长。4．经固溶、固溶时效热处理后喷射沉积7075AI／SIC。复合材料板材与热轧态时具有一致的流变应力变化规律，但材料所表现出来的硬化趋势减缓，断裂趋势则加快。材料的抗拉强度、屈服强度得到一定提高，这主要是固溶、沉淀、细化等强化的结果；材料的延伸率降低，但仍可保持10％以上，应变速率敏感系数m也逐步降低，而

5、热激活能Q逐步提高，表明材料的可加工性变差，但综合性能得到提升。经过固溶热处理后在材料观察不到明显粗大的二相粒子，固溶时Il效热处理后，可在材料中观察到大量的椭圆状析出相以及细微的二次粒子。5．通过对喷射沉积7075A1／SIC。复合材料板材的高温拉伸断口观察，研究了其高温断裂机理：颗粒断裂、从基体中拔出、颗粒与基体发生脱粘以及基体本身产生微裂纹，然后微裂纹扩展是材料发生最终断裂的主要原因。通过对不同热处理状态喷射沉积7075A1／SiC。复合材料板材高温拉伸后的断口对比观察发现，热轧态时韧窝深

6、，底部观察不到二次析出相的存在，材料基体与颗粒发生比较明显的脱粘，而固溶、固溶时效热处理后断口韧窝逐步变小而浅，在韧窝底部可观察到大量二次相的存在，热处理后材料的断裂机理由而发生了变化。另外，可观察到大颗粒或颗粒聚集区易于发生破裂，这也是引起材料断裂的诱因。关键词：喷射沉积；7075A1／SiC。复合材料板；热处理；高温拉伸变形；断裂IllAbstractDiscontinuouslyreinforcedaluminummatrixcompositesexhibitunusualcombinat

7、ionsofmechanical，physicalpropertiessuchashighstiffnessandstrength，highelasticmodulus，goodwearresistance，andgooddimensionalstabilitywhileretainingrelativelylowdensity，areattractiveformanystructuralapplications，especiallyintheaerospaceandautomobileindu

8、stries．However，asignificantdisadvantageofthesekindsofmaterialwastheirlowroomtemperatureductilityandpoortoughnessfortheexistenceofalargeamountofreinforcements．Inthepresentstudy，theelevatedtemperaturetensiledeformationandfracturebehaviorofspraydepositi