cu-nb金屬基復(fù)合材料熱變形本構(gòu)關(guān)系的研究

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1、萬方數(shù)據(jù)AThesisinMaterialsScienceStudyontheConstitutiveRelationshipofCu-NbMetalMatrixCompositesduringhotdeformationByZouLiyingSupervisor:ProfessorLuYafengNortheasternUniversityJune2012萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明,所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任

2、何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示謝=匕思。學(xué)位論文作者簽名:日期:≯/2新圾.{一u學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解東北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定:即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤,允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、交流。作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流的時(shí)間為作者獲得學(xué)位后:半年口一年口一年半口兩年口學(xué)位論文作者簽名:面支錠簽字日期:沙他.廠.沙導(dǎo)師簽名:簽字日期:萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要Cu-Nb金屬基復(fù)合材料熱變形本構(gòu)關(guān)系的研究摘要Cu-Nb金屬基復(fù)合材料因其較高

3、的強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電性和耐高溫性受到世界各國科研人員的關(guān)注。有關(guān)Cu-Nb復(fù)合材料的力學(xué)行為研究對(duì)該類材料的發(fā)展和應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。通過材料熱變形過程中的本構(gòu)關(guān)系的建立可以定量地描述材料的變形溫度、應(yīng)變速率、流動(dòng)應(yīng)力等熱變形工藝參數(shù)對(duì)材料力學(xué)性能的影響規(guī)律,為材料力學(xué)行為的研究提供可靠數(shù)據(jù)支持。本文利用Gleeble.3500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī),在20。C~700℃、0.001/s~10/s范圍內(nèi),對(duì)Cu-Nb復(fù)合材料進(jìn)行了等溫等應(yīng)變速率軸向拉伸實(shí)驗(yàn):為了進(jìn)一步研究其組分對(duì)Cu-Nb復(fù)合材料變形機(jī)制的影響,對(duì)純Nb塊體進(jìn)行了等溫等應(yīng)變速率平面壓縮實(shí)驗(yàn)。通過真應(yīng)力一應(yīng)變曲線,研究了熱變形工

4、藝參數(shù)對(duì)流變應(yīng)力的影響規(guī)律。通過對(duì)熱模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析,在Arrhenius方程的基礎(chǔ)上增加了應(yīng)變變量關(guān)鍵參數(shù),提出了針對(duì)Cu.Nb復(fù)合材料和純Nb塊體的本構(gòu)關(guān)系模型。本文主要獲得以下研究成果和結(jié)論:1.對(duì)于Cu-Nb復(fù)合材料,相同應(yīng)變速率下,隨變形溫度的升高,原子運(yùn)動(dòng)加劇,位錯(cuò)問相互對(duì)消作用更加明顯,位錯(cuò)密度降低,軟化作用加強(qiáng),因此流變應(yīng)力減??;相同變形溫度下,隨應(yīng)變速率的升高,位錯(cuò)產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)數(shù)目增大,位錯(cuò)間發(fā)生交割的幾率增大,位錯(cuò)的平衡密度增大,軟化作用受到抑制,因此流變應(yīng)力增大。對(duì)于純Nb塊體,相同應(yīng)變速率下,隨溫度的升高流變應(yīng)力下降,但在相同變形溫度下,隨應(yīng)變速率的升高,

5、純Nb塊體流變應(yīng)力變化趨于平穩(wěn),這可能是由于變形溫度和應(yīng)變速率耦合作用的結(jié)果。2.在不同測(cè)試條件下,Cu-Nb復(fù)合材料的熱拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線均呈現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象,主要?dú)w結(jié)為兩個(gè)原因:(1)拉伸進(jìn)入塑性變形階段后,位錯(cuò)密度陡然增大;(2)增強(qiáng)相Nb纖維對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用。3.室溫條件下,Cu-Nb復(fù)合材料內(nèi)部的軟化機(jī)制以動(dòng)態(tài)回復(fù)為主;在200℃到700℃范圍變形時(shí),材料內(nèi)部的軟化機(jī)制以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主。純Nb塊體在20℃到700。C范圍變形時(shí),主要軟化機(jī)制為動(dòng)態(tài)回復(fù)。這是由于與其體材料相比,經(jīng)過大塑變的冷加工過程后的Nb增強(qiáng)纖維更容易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,從而促使Nb動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度的進(jìn)一步降

6、低,同時(shí)使Cu-Nb復(fù)合材料在更低的溫度下發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。4.在Arrhenius方程基礎(chǔ)上,增加了應(yīng)變變量關(guān)鍵參數(shù),提出了針對(duì)Cu-Nb復(fù)合材II萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要料和純Nb塊體的本構(gòu)關(guān)系模型,并以該模型為基礎(chǔ),建立了兩種材料關(guān)于溫度、應(yīng)變和流變應(yīng)力的本構(gòu)關(guān)系模型,基于MATLAB工作平臺(tái),給出了一種本構(gòu)方程的求解方法,分別建立了兩種材料本構(gòu)模型的定量關(guān)系式,并進(jìn)行了準(zhǔn)確性驗(yàn)證,Cu-Nb復(fù)合材料在建立的本構(gòu)關(guān)系模型中98.5%的數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合精度均達(dá)到90%以上;純Nb塊體的數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合精度均在85%以上,擬合效果較好。以上的最佳擬合模型可以對(duì)Cu-Nb復(fù)合材料力學(xué)行為的

7、研究起到很好的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞:Cu-Nb復(fù)合材料;本構(gòu)關(guān)系;熱變形III萬方數(shù)據(jù)StudyontheConstitutiveRelationshipofCu..NbMetalMatrixCompositesduringhotdeformationAbstractCu-Nbcompositeshaveattractedinterestfortheadvantagesofexcellentmechanicalstrength,highconductivity

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