真空壓力浸滲制備Csf-AZ91D復合材料的高溫變形力學與組織演變行為研究.pdf

1、鎂合金具有密度低、比強度與比剛度高、阻尼性能和電磁屏蔽性能好等優(yōu)點，但作為結構材料其較低的彈性模量、硬度和耐磨性限制了其工程應用。鎂基復合材料的出現(xiàn)彌補了鎂合金性能的不足，其中高性能碳纖維增強鎂合金復合材料以其高強度、高模量、高耐磨性和低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)異性能，正逐漸成為航空航天、汽車和電子等行業(yè)最有希望采用的一種鎂基復合材料。特別是短切碳纖維增強鎂基復合材料因具有制備成本低、力學性能各向同性以及可進行二次加工等優(yōu)點，已成為當前鎂基復合材

2、料的重要研究方向。但是為了獲得鎂基復合材料結構件一般還需對其進行二次成形，由于碳纖維增強鎂基復合材料的延展性和塑性變形能力較差，給其制件的生產和應用帶來較大困難。因此，為了改善短切碳纖維增強鎂基復合材料塑性成形能力，有必要深入開展其高溫塑性變形行為及其變形機理方面的研究。
　　本文在以下幾個方面展開了研究：
　　采用濕法成形制備了性能優(yōu)良的短切碳纖維預制體?？紤]到鎂合金液態(tài)下易燃、易蒸發(fā)的特點，設計開發(fā)了鎂合金熔煉保護裝置，

3、采用真空壓力浸滲法制備了體積分數(shù)15％的短切碳纖維增強鎂基復合材料（Csf/AZ91D），為后續(xù)高溫壓縮變形試驗奠定了基礎，同時也為進一步優(yōu)化Csf/AZ91D復合材料制備工藝提供了實驗參考。
　　通過等溫恒應變速率壓縮試驗研究了Csf/AZ91D復合材料在初熔點溫度下的高溫塑性變形行為。根據(jù)試驗結果定量分析了復合材料流變應力隨變形溫度、變形量和應變速率的變化規(guī)律。通過與鎂合金塑性變形行為的對比，分析了Csf/AZ91D復合材料大

4、塑性變形中的應變軟化機理。計算Csf/AZ91D復合材料應變速率敏感指數(shù)和表觀變形激活能，分析了復合材料與鎂合金高溫塑性變形機理的差異。根據(jù)Csf/AZ91D復合材料高溫壓縮變形力學行為特征，建立了其高溫流變力學本構方程，經驗證能夠較準確的預測復合材料在不同變形條件下的流變應力行為，為深入研究Csf/AZ91D復合材料在高溫塑性變形過程中的塑性流動規(guī)律提供理論模型。
　　通過Csf/AZ91D復合材料變形前后的組織結構分析，發(fā)現(xiàn)高

5、溫壓縮過程中短碳纖維存在明顯的偏轉和部分折斷現(xiàn)象，并分析了復合材料中短碳纖維對基體動態(tài)再結晶行為的影響。經Image-Pro Plus圖像處理軟件測量統(tǒng)計了不同變形條件下復合材料基體合金晶粒的平均尺寸，發(fā)現(xiàn)復合材料基體動態(tài)再結晶晶粒尺寸隨變形溫度的降低和應變速率的增加呈現(xiàn)出逐漸減小的變化規(guī)律。為后續(xù)研究并建立Csf/AZ91D復合材料動態(tài)再結晶的本構模型提供實驗基礎。
　　本文研究結果為掌握Csf/AZ91D復合材料高溫塑性變形力