论文摘要
喷射沉积技术作为一种新型的金属及金属基复合材料制备技术,在高性能材料制备方面具有独特的优越性。但喷射沉积坯料含有一定的孔隙度,直接使用性能较差,必须通过后续的致密化和塑性变形才能真正实现其高性能。喷射沉积板坯无法直接轧制成形,本论文研究了一种在普通轧机上就能实现的多孔金属材料连续压制致密化新技术-外框限制轧制技术,主要的研究内容和所取得的重要结果如下:本论文首先分析了外框限制轧制技术的工艺条件和影响沉积坯致密化效果的各种因素,探索了合理的框轧致密化工艺,研究了工艺条件对喷射沉积坯料的组织、孔洞特点和致密化效果的影响。实验结果表明:采用框轧技术能有效地提高喷射沉积板坯的轧制成形性能,可以避免常规轧制工艺中存在的沉积坯易开裂的问题,合理地控制轧件与边框间的间隙尺寸有利于提高沉积坯的致密化效果。当外框和坯料的长度和宽度间隙分别为θB=4-6%,θL=7.5-10%时,板坯的致密化效果和轧制成形性能最佳。在外框限制轧制过程中,前2-3个道次的道次变形量εh应控制在10%以下;当轧件的高向总变形量ε>30%后,εh可提高到10-20%;当轧件的总变形量ε>80%后,轧件的相对密度ρ相对可达98.0%以上,这种轧件可以进行常规冷轧变形,但道次变形量εh应控制在5-10%之间。在上述工作的基础上,论文研究了在框轧工艺条件下喷射沉积板坯的致密化变形行为和孔洞、组织的演变规律,分析了轧制板材的力学性能。在轧制的初始阶段,轧件高向上的变形不均匀,高向变形量由表面层向中心层逐渐减小。当轧件充满边框内的间隙后,轧件的高向变形逐渐趋于均匀。在轧制过程中,轧件上表面的致密化速度最快。在喷射沉积8009Al/SiCP坯件的轧制过程中,SiC颗粒容易被破碎和细化,其分布也趋于均匀。外框限制轧制技术可以显著加快喷射沉积多孔板坯的致密化速率,有效地减少和避免制过程中裂纹的形成和扩展,因此同种材料在外框限制轧制过程中的成形性能和轧制板材的力学性能明显优于常规轧制工艺。