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与其它SiC颗粒增强铝基复合材料相比,由于基体8009铝合金中存在高体分Al12(Fe,V)3Si相,使得这种铝基复合材料除了具有高耐磨性、低膨胀系数外,还具有高的耐热性能,是发动机活塞等轻量化关键材料。而锻造是这类零部件加工的一种重要手段,不同的锻造工艺参数条件,会使锻件的组织性能具有很大差异,因此对锻造工艺的研究具有十分重要的意义。本文通过在 Gleeble-3500热模拟试验机上对粉末热挤压制备的15%SiCp/8009铝基复合材料进行了高温压缩试验获得了流变应力曲线,热压缩条件为应变速率0.001~1 s-1,变形温度400~550℃,并基于动态材料模型理论建立了加工图,综合变形后材料的微观组织观察,对粉末热挤压15%SiCp/8009铝基复合材料的热变形机制进行了较系统的分析,以此获得合理的加工工艺参数。利用有限元数值模拟技术对锻造过程中变形温度、变形速度和摩擦条件等对应力、应变场量的影响进行分析研究,为材料的后续加工提供指导和参考。主要研究结果如下: (1)随着应变的增加,不同温度下15%SiCp/8009铝基复合材料的流变应力值开始阶段呈线性增加,达到峰值后基本保持不变。但是当应变速率为1 s-1,真应变大于0.5时,所有曲线应力水平呈现出快速下降趋势。 (2)15%SiCp/8009铝基复合材料的功率耗散系数峰值约为16.5%,其最佳热加工工艺参数范围为温度500~550℃以及应变速率0.001~0.02 s-1。在稳定区较高温度和较低应变速率区域可以得到均匀完好的组织,而在稳定区的其它范围内出现了基体和增强体颗粒界面脱粘的情况,在失稳区中发现了碳化硅颗粒的破碎或断裂。 (3)建立了粉末热挤压15%SiCp/8009铝基复合材料锻造成形有限元模型,并对该复合材料的镦粗成形过程进行了数值模拟,分析了变形工艺参数对工件内部等效应力、等效应变和温度场的影响,同时还分析了不同变形工艺参数对位移载荷曲线的影响。模拟结果表明,在镦粗过程中,变形工艺参数对金属流动性有明显的影响。因此,采用适当的工艺参数有利于提高材料的成形性能。 (4)根据有限元模拟所得的参数:锻造温度550℃,压下速率为0.2 mm/s,尽量小的摩擦因子,进行锻造验证实验,得出此变形条件下能得到很好的锻件。