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ECAP变形下碳纳米管增强镁基复合材料的织构演变及其力学性能影响

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前关于ECAP变形过程中材料织构演变的研究较少,特别是对碳纳米管增强镁基复合材料在ECAP变形过程中织构演变的研究至今仍未见报道。靳丽等人[56]的研究得出随着ECAE变形道次的增加,AZ31镁合金织构分布发生明显变化,对力学性能产生重要影响。本章主要对ECAP变形过程中1.0wt%MWCNTs镁基复合材料的织构演变进行分析,并讨论复合材料中碳纳米管增强相的存在对复合材料织构变化的影响,以及复合材料织构的演变对复合材料室温力学性能的影响。

ECAP变形下碳纳米管增强镁基复合材料的织构演变及其力学性能影响

对单晶体金属材料而言,晶体结构类型是影响其力学性能及塑性变形行为的重要因素[137]。然而对于多晶体镁基复合材料来说,虽然每个晶粒变形的基本方式与单晶体相同,但并不是单个晶粒性能的简单叠加。由于在多晶体材料中有晶界的存在,而且晶粒的排列方式(晶粒取向)也各不相同,因而,多晶体材料的塑性变形既要克服晶界的阻碍作用,又要受各晶粒变形的相互协调。当多晶体材料中的晶粒的取向集中在某一方向附近时,称为晶粒的择优取向,习惯上把具有择优取向的多晶体组织称为织构[138]。在塑性变形过程中,通常会引起多晶体材料中的单个晶粒发生转动,从而形成变形织构,材料织构的形成必将对其力学性能产生重要的影响[139-141]。由于在ECAP变形过程中发生很大的剪切变形,多晶体材料织构演变的过程比较复杂。目前关于ECAP变形过程中材料织构演变的研究较少,特别是对碳纳米管增强镁基复合材料在ECAP变形过程中织构演变的研究至今仍未见报道。由于AZ31合金的密排六方晶体结构在室温下只有{0001}基面上的3个独立滑移系,所以晶粒的取向对MWCNTs增强镁基复合材料的力学性能具有重要的影响。Mukai等人[142]报道了当AZ31镁合金的{0001}基面取向分布发生改变时,其延伸率发生明显的变化。W.J.Kim等人[143]也研究了ECAP变形过程中AZ61合金的织构演变及对力学性能的影响。随着变形道次的增加,织构软化的作用抵消了晶粒细化的作用,从而导致ECAE变形后金属材料的强度随晶粒的细化而降低。靳丽等人[56]的研究得出随着ECAE变形道次的增加,AZ31镁合金织构分布发生明显变化,对力学性能产生重要影响。因此,织构分析是研究金属材料塑性变形机制的有力手段。

根据前面第5章的实验结果可知,MWCNTs增强镁基复合材料在230℃时采用模角为90°的模具经ECAP变形4道次后,复合材料的晶粒得到明显的细化,延伸率明显提高,但复合材料的抗拉强度却随着ECAP变形道次的增加反而有所降低,出现了反Hall-Petch现象。这说明除了晶粒尺寸大小以外,还有其他因素影响了复合材料力学性能的变化,织构便是其中的一个主要因素。本章主要对ECAP变形过程中1.0wt%MWCNTs镁基复合材料的织构演变进行分析,并讨论复合材料中碳纳米管增强相的存在对复合材料织构变化的影响,以及复合材料织构的演变对复合材料室温力学性能的影响。(www.xing528.com)

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