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目前大尺寸沉积坯件进行致密化加工的报导很少,而且用挤压,锻造等工艺对大尺寸喷射沉积坯件进行致密化加工,材料性能并不理想。为了获得高性能的大尺寸喷射沉积坯件,扩展喷射沉积材料的应用范围,本文提出采用循环压制工艺对喷射共沉积大尺寸坯件进行致密化加工。研究了喷射共沉积7075/SiCp复合材料在循环压制过程中的变形规律、致密化规律以及组织变化规律,并对大尺寸喷射共沉积7075/SiCp复合材料的循环压制工艺和材料性能进行研究。研究的主要内容和得到的主要结果如下:
(1)研究喷射共沉积7075/SiCp复合材料,在循环压制过程中的变形规律与致密化规律。
用网格法研究了7075/SiCp复合材料坯料在循环压制过程中的变形规律。研究发现坯料的横向变形分为四个的区域。高向变形在压制开始阶段在坯料表面最大,在压制后期坯料中部具有最大的平均高向压下量。带有间隙的循环压制,可以提高坯料的致密化效果。在横向变形量为10%和15%时,复合材料坯料循环压制后形状完整。420℃循环压制后,闭合的孔洞能够形成良好的结合,是适宜的压制温度。
(2)研究喷射共沉积7075/SiCp复合材料,在循环压制过程中的孔洞变形与SiC颗粒分布规律。
孔洞在不同的应力状态条件下和循环压制阶段具有不同的变形过程。研究发现,坯料中部的三向压应力最有利于孔洞的变形与闭合。在循环压制致密化初期,孔洞尺寸迅速减小。在塑性变形致密化阶段,孔洞将随着压下量的增加而闭合。沉积坯和挤压坯在循环压制过程中,SiC颗粒的富集带和贫乏带都在不断变薄。沉积坯中SiC颗粒富集带内SiC颗粒发生破碎,而在SiC颗粒贫乏带内SiC颗粒破碎不明显。挤压坯循环压制后SiC颗粒破碎明显。
(3)研究大尺寸喷射共沉积7075/SiCp复合材料的循环压制工艺及性能。
对大尺寸7075/SiCp复合材料沉积坯进行四道次的循环压制,可以使大尺寸沉积坯料的相对密度达到96%以上。对大尺寸7075/SiCp复合材料挤压坯进行两道次的循环压制,可以使挤压坯的相对密度达到98%以上,致密化效果良好。挤压坯循环压制后,复合材料试样经过热处理后抗拉强度可以达到640MPa,延伸率为1.6%。