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非晶合金复合材料的热塑性成形研究进展

锻压技术 2021年第9期46卷 43-55页

作者：龚攀余国卿丁华平马云飞夏敏李可然王新云华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 江苏太平洋精锻科技股份有限公司江苏泰州225500

非晶合金复合材料可以解决非晶合金室温脆性的问题,但其具有的高硬度、高强度的特点使之难以采用常规的机械加工手段进行成形,热塑性成形技术是制造非晶合金复合材料零件或构件的有效成形手段。基于非晶合金复合材料的热塑性成形,介绍... 详细信息

非晶合金复合材料可以解决非晶合金室温脆性的问题,但其具有的高硬度、高强度的特点使之难以采用常规的机械加工手段进行成形,热塑性成形技术是制造非晶合金复合材料零件或构件的有效成形手段。基于非晶合金复合材料的热塑性成形,介绍了非晶合金复合材料在过冷液相区的热塑性变形行为,探讨了增强相形态、第二相体积分数、温度和应变速率对非晶合金复合材料热变形行为的影响,总结了常见的非晶合金复合材料的热塑性本构模型,介绍了非晶合金复合材料热塑性成形的典型工艺与方法,最后,展望了未来非晶合金复合材料热塑性成形研究的发展方向。

关键词：非晶合金复合材料热塑性成形变形行为本构模型增强相

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钛合金薄壁件热塑性成形工艺研究进展

航空制造技术 2021年第20期64卷 78-87页

作者：武永陈明和南京航空航天大学南京210016

薄壁件热塑性成形工艺包括热压成形、热校形、高温气压成形、超塑成形/扩散连接、柔性热成形等,是钛合金等难加工材料复杂曲面薄壁件的有效制造方法。钛合金热塑性变形理论研究为各类热成形工艺提供理论基础,指导零件的精确成形,在合适... 详细信息

薄壁件热塑性成形工艺包括热压成形、热校形、高温气压成形、超塑成形/扩散连接、柔性热成形等,是钛合金等难加工材料复杂曲面薄壁件的有效制造方法。钛合金热塑性变形理论研究为各类热成形工艺提供理论基础,指导零件的精确成形,在合适的热成形工艺参数下,可实现钛合金薄壁件制造。结合国内外文献,总结了钛合金高温塑性变形机理、钛合金薄壁件热塑性成形工艺、典型缺陷及解决措施、模具及热成形装备等研究进展,并预测了发展趋势。

关键词：钛合金薄壁件热塑性成形超塑成形/扩散连接数字化制造

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镁合金热塑性成形开裂机制研究

镁合金热塑性成形开裂机制研究

作者：曹春虎中北大学

学位级别：硕士

目前镁合金是密度最小的金属结构材料。在民用汽车和军工武器方面应用很广泛。镁合金在高温下的力学性能较低和耐蚀性较差,限制了它在航空航天上的应用。就目前而言,塑性成形是提高镁合金力学性能有效的方法,尤其是大塑性变形后可以大... 详细信息

目前镁合金是密度最小的金属结构材料。在民用汽车和军工武器方面应用很广泛。镁合金在高温下的力学性能较低和耐蚀性较差,限制了它在航空航天上的应用。就目前而言,塑性成形是提高镁合金力学性能有效的方法,尤其是大塑性变形后可以大程度提高镁合金力学性能。高强耐热Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金在在航空航天有很好的应用前景。AZ80镁合金在汽车零部件上应用广泛。本文设计出圆柱试样、圆锥试样、原位拉伸试样(0°、45°和90°)和缺口拉伸试样(R=0、R=5和R=20)在不同温度(350℃、400℃和450℃)下的热模拟压缩实验和热拉伸实验。不同的温度下的镁合金的断裂机制不同。通过热模拟实验、拉伸实验、金相显微组织和扫描微观组织分析镁合金的力学性能和微观断口组织。得出在一般情况下,随着温度的升高,镁合金的延伸率会升高,但在缺口试样中有例外发生,这是缺口强化改变了应力分布,改变了断裂的驱动力,使试样更早的断裂。在高温下含稀土的镁合金的断裂应变大于AZ80镁合金的断裂应变。通过扫描电镜分析断口的微观组织,探明镁合金高温变形的断裂机制。高温压缩中,圆柱试样和圆锥试样的断裂机制不同。相对于AZ80镁合金,在高温下稀土镁合金的断裂机制由韧窝型断裂向剪切型断裂发展,断裂应变变大,塑性变好。片状试样随着原位拉伸角度的增大,应力三轴度变小,剪切断裂机制增强,断裂位移变大,断裂应变增大。对于缺口拉伸实验,由于试样的缺口大小不同,断裂机制不同。在塑性加工中,镁合金锻件开裂的情况经常发生,通过实验探明断裂机制,可以预测开裂方式,为预防锻件开裂提供理论基础。

关键词：镁合金热塑性成形开裂机制断口形貌

Zr基非晶合金—金属网三明治结构的热塑性成形

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Zr基非晶合金—金属网三明治结构的热塑性成形

作者：高林林华中科技大学

学位级别：硕士

非晶合金在室温条件下呈现脆性断裂特征,极大制约了其作为工程材料的实际应用。开发非晶基复合材料是解决块体非晶合金室温脆性,实现其工程应用的一种关键途径。目前,制备非晶基复合材料的两种重要方法分别是内生和外添增韧第二相。内... 详细信息

非晶合金在室温条件下呈现脆性断裂特征,极大制约了其作为工程材料的实际应用。开发非晶基复合材料是解决块体非晶合金室温脆性,实现其工程应用的一种关键途径。目前,制备非晶基复合材料的两种重要方法分别是内生和外添增韧第二相。内生法增韧虽然析出相和非晶相之间的界面结合较好,但该方法由于受到玻璃形成能力限制,所制备的复合材料尺寸有限。现有的外添第二相增韧法能够有效控制第二相的体积比,但第二相分布不连续且不均匀,以致外添第二相增韧法制备的非晶基复合材料尚不具有拉伸塑性。因此,开发适于非晶基复合材料的制备方法已成为非晶合金未来发展与应用的关键之一。本文利用非晶合金在过冷液态区的超塑性,选择连续、均匀分布、尺寸可调的延性金属网(不锈钢网),将非晶合金和金属网热塑性成形,获得三明治复合结构样品,进行力学测试与断口分析,为制备高强、高韧的非晶基复合材料做先期探索新研究。首先,采用铜模吸铸法获得成分为Zr35Ti30Be26.75Cu8.25的非晶合金,对其进行热力学表征,获得热塑性成形时间、温度窗口。再将不同孔径的不锈钢网与非晶片热压,制备出三明治结构复合材料样品。采用扫描电子显微镜(SEM)对非晶合金和金属网的界面进行显微分析,结果发现其界面结合紧密,无明显空隙存在。EDX显示原子在两界面发生了扩散行为。力学性能结果表明,所制备的非晶基复合材料,其断裂韧性(59.53 MPa8)1/2)较纯非晶合金(31.52 MPa8)1/2)约提高一倍。缺口原位观察及断口形貌分析表明,非晶基复合样品的增韧主要是由于金属网有效地阻止了裂纹在非晶基体中的扩展,促使多条剪切带的萌生。在此基础上,选择最好的不锈钢金属网(孔尺寸:100目)与Zr基非晶热压成形多层复合材料,再对其进行断裂韧性和拉伸实验,但结果并未达到预期。分析表明,这主要是由于多层样品成形困难,压合不紧密。对此,我们尝试采用超声振动的方法来成形多层金属网样品。通过改变超声振幅,寻找最有效的振动成形参数。现有的实验表明,振动极易引起非晶合金发生晶化,原因可能是由于超声振动加剧了原子运动,引起了温升。因此,有必要进行一系列实验,研究超声对非晶合金热塑性成形的影响规律及机理。总之,本研究热压成形制备了非晶合金—金属网三明治复合结构,结果表明该三明治结构的断裂韧性约为Zr基非晶合金的两倍。但多层复合结构仍面临成形困难、非晶与金属网间存在孔隙等挑战。超声振动因既能降低过冷液态非晶合金粘度,降低成形应力,又能减小界面摩擦,因此被认为是解决多层复合结构行之有效的方法。如何避免振动引起非晶晶化,需要更多的工艺摸索。

关键词：非晶合金复合材料热塑性成形室温塑性增韧

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热塑性成形唯象应力-应变本构方程

金属成形工艺 2004年第2期22卷 38-40页

作者：邓爱明杨红亚中国兵器工业第五九研究所重庆400039

　在高温实验基础上,提出一种建立材料高温塑性成形全过程的唯象本构关系的方法,获得42CrMo及T3两种典型材料的热塑性加工过程应力-应变本构方程。为材料成形工艺及数值模拟提供不可缺少的基本保障条件。

关键词：热塑性成形高温实验唯象本构关系数值模拟应力应变

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非晶合金热塑性成形过程中的氧化

自然杂志 2018年第3期40卷 157-168页

作者：张茂邓磊金俊松龚攀王新云华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室

非晶合金由于具有高强度、耐腐蚀、抗磨损以及热态下良好的超塑性成形能力等优势,在工程技术领域具有广阔的应用前景。非晶合金热塑性成形工艺充分利用非晶合金在热态下的超塑性成形能力,是加工制造非晶合金零件的重要途径,但是非晶合... 详细信息

非晶合金由于具有高强度、耐腐蚀、抗磨损以及热态下良好的超塑性成形能力等优势,在工程技术领域具有广阔的应用前景。非晶合金热塑性成形工艺充分利用非晶合金在热态下的超塑性成形能力,是加工制造非晶合金零件的重要途径,但是非晶合金在热态下的氧化会显著影响非晶合金热塑性成形工艺的产品质量和生产成本。针对非晶合金在过冷液相区的氧化行为开展的研究发现:非晶合金的晶化会导致其氧化机制的转变;随着氧化程度的增加,氧化层内会形成多个亚层结构;粗糙表面能够显著促进非晶合金的氧化;在一定程度上,压应力能够抑制非晶合金氧化,而拉应力则能促进其氧化;氧化能够提高非晶合金的表面硬度,并改善其耐腐蚀能力。

关键词：非晶合金热塑性成形氧化过冷液相区

晶化分数对钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响

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精密成形工程 2020年第6期12卷 77-83页

作者：许永康丁华平陈骥龚攀华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

目的研究晶化分数对原位晶化钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响,优化Ti基非晶复合材料的制备和设计。方法首先采用电弧熔炼和铜模铸造制备出成分为Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的非晶合金,通过连续加热DSC及等温DSC研究其晶化... 详细信息

目的研究晶化分数对原位晶化钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响,优化Ti基非晶复合材料的制备和设计。方法首先采用电弧熔炼和铜模铸造制备出成分为Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的非晶合金,通过连续加热DSC及等温DSC研究其晶化动力学,然后根据得到的等温晶化规律制备不同晶化体积分数的非晶复合材料,并通过静态热机械分析(TMA)表征其热塑性成形能力。结果Ti45Zr20Be29Fe6在406℃与411℃时,等温晶化过程为形核率随时间增大的形核长大过程;Ti45Zr20Be29Cu6在370,375,380,385℃时,等温晶化过程为形核率随时间减小的形核长大过程;XRD物相分析表明,等温处理后Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的析出相分别为β-Ti和α-Ti2Zr;两种内生复合材料的热塑性成形能力均随晶化相体积分数的增大而降低,且Ti45Zr20Be29Fe6基体复合材料的热塑性成形能力比以Ti45Zr20Be29Cu6为基底的复合材料更好。结论晶化分数增加会降低钛基非晶复合材料的热塑性成形性能,且其影响程度与复合材料的基体和晶体第二相的特性有关。

关键词：非晶复合材料等温晶化晶化体积分数热塑性成形

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大块非晶合金热塑性成形的研究进展

江西科学 2011年第5期29卷 611-615,625页

作者：刘勇张丽杨湘杰陆德平南昌大学机电工程学院江西南昌330031 江西省科学院应用物理研究所江西南昌330029

介绍了大块非晶合金的特性及其应用,对大块非晶合金的热塑性成形原理、技术及其研究进展进行了详细的综述,并展望了大块非晶合金热塑性成形的发展趋势。

关键词：大块非晶合金过冷液相区热塑性成形

Pd_(20)Pt_(20)Cu_(20)Ni_(20)P_(20)高熵金属玻璃的热稳定性和热塑成形性

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 1-7页

作者： Cardinal Sandrine Pelletier Jean-Marc Kato Hidemi 里昂大学里昂国立应用科学学院法国里昂F-69621 东北大学金属材料研究所日本仙台980-8577

采用差示扫描量热法、X射线衍射和热力学分析研究了Pd_(20)Pt_(20)Cu_(20)Ni_(20)P_(20)高熵金属玻璃(HEMG)的热稳定性和热力学性能。结果表明,与其他经典贵金属基金属玻璃相比,Pd_(20)Pt_(20)Cu_(20)Ni_(20)P_(20)HEMG具有相当的性能... 详细信息

采用差示扫描量热法、X射线衍射和热力学分析研究了Pd_(20)Pt_(20)Cu_(20)Ni_(20)P_(20)高熵金属玻璃(HEMG)的热稳定性和热力学性能。结果表明,与其他经典贵金属基金属玻璃相比,Pd_(20)Pt_(20)Cu_(20)Ni_(20)P_(20)HEMG具有相当的性能和鲜明的特点。

关键词：高熵合金金属玻璃热塑性成形结晶