铜铝复合接触线用银铜合金高温变形行为研究

论文摘要

银铜合金具有高导电、高导热性、高抗磁性、高耐蚀性、高塑性以及良好的加工成型能力等一系列优点,成为制造铁路接触网中接触线的主要材料。本课题应用Gleeble-1500热模拟试验机,通过单道次等温热压缩试验,研究了上引法铸造银铜杆在热变形中的高温流变应力行为及其微观组织的演变。分别研究了变形温度、应变速率和变形量对高温流变应力的影响规律,其中应变量为ε=0.8,变形温度为700～950℃,应变速率为0.01～10s-1。根据试验结果,绘制出了真应力——真应变曲线;通过试验数据的回归分析,求解了该材料的材料常数,建立了高温流变应力数学模型和动态再结晶数学模型。研究了热压缩后试样的显微组织的演变规律,初步探讨了该材料热变形过程中的动态软化机制。得到以下主要研究结果:1.在各个试验变形条件下流变应力曲线上均存在应力峰值和不同程度的软化。应变速率一定时,变形温度越高,流变应力表现出来的软化趋势越明显,其中峰值应力对应的真应变εp随着变形温度的升高而左移,稳态应力对应的真应变εss则随着变形温度的升高而右移。同样,变形温度一定时,随着应变速率的增大,εp有向右移动的趋势,而εss则有向左移动的趋势。2.用作图法和多元回归分析法求解了银铜合金的材料常数分别为:Q=258.07KJ/mol,n=8.9427,α=0.0164,A=9.3314×1010s-1。3.通过多元线性回归分析,建立了流变应力与应变速率、变形温度的经验半定量关系;同时充分考虑到变形条件对加工硬化速率和动态软化速率的影响,采用Laasraoui与Jonas的峰前应力模型和Jonson-Mehl-Avrami的再结晶动力学模型,建立了银铜合金的高温流变应力方程;根据JMAK再结晶理论建立了银铜合金动态再结晶的临界应变、动态再结晶体积分数、动态再结晶晶粒尺寸的数学模型。4.高温低应变速率下试样更容易发生动态再结晶,低温高应变速率下则很难发生动态再结晶;并且变形温度越高,应变速率越低,越会出现不连续动态再结晶现象。在相同的变形条件下,试样中心部位更容易发生动态再结晶。发生动态再结晶的试样组织中出现等轴晶和孪晶现象,晶粒较规整;随着变形量的增加再结晶晶粒不断形核长大。5.试样在热变形过程中主要通过晶粒的不断转动和合并,完成动态再结晶的形核和再结晶晶粒的长大过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义
• 1.2 金属塑性流变应力
• 1.2.1 金属塑性流变应力的概念
• 1.2.2 金属塑性流变应力的影响因素
• 1.2.3 金属塑性流变应力的研究方法
• 1.2.4 金属塑性流变应力的发展历史
• 1.2.5 金属塑性流变应力的研究进展
• 1.2.6 金属塑性流变应力数学模型的研究
• 1.3 金属动态再结晶
• 1.3.1 金属动态再结晶的概念
• 1.3.2 金属动态再结晶的分类及组织特征
• 1.3.3 金属动态再结晶的影响因素
• 1.3.4 金属动态再结晶的研究方法
• 1.3.5 金属动态再结晶的研究进展
• 1.3.6 金属动态再结晶数学模型的研究
• 1.3.7 金属动态再结晶的机制研究
• 1.4 接触线用银铜合金高温变形行为的研究现状
• 1.5 课题研究的主要内容、研究目标及特色和创新
• 1.6 本章小结
• 第二章 试验材料及方法
• 2.1 试验方案
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验设备
• 2.4 试验过程及方法
• 2.4.1 热压缩试验一
• 2.4.2 热压缩试验二
• 2.5 试验数据分析处理
• 2.5.1 试验数据的分析和筛选
• 2.5.2 流变应力曲线的绘制
• 2.5.3 回归分析
• 2.6 显微组织结构分析
• 2.6.1 金相观察样品的制备过程
• 2.6.2 金相组织晶粒尺寸观察
• 第三章 不同热变形条件对高温流变应力行为的影响
• 3.1 真应力—真应变曲线
• 3.2 热变形条件对流变应力曲线特征的影响
• 3.2.1 变形温度对流变应力曲线特征的影响
• 3.2.2 应变速率对流变应力曲线特征的影响
• 3.2.3 变形量对流变应力曲线特征的影响
• 3.3 热变形条件对高温稳态流变应力的影响规律
• 3.3.1 流变应力与热变形条件关系的数学模型推导
• 3.3.2 稳态流变应力与应变速率的关系
• 3.3.3 稳态流变应力与变形温度的关系
• 3.4 分析讨论
• 3.4.1 变形温度对流变应力的影响
• 3.4.2 应变速率对流变应力的影响
• 3.4.3 变形量对流变应力的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 高温流变应力数学模型的建立
• 4.1 常见的铜合金高温流变应力模型的回归分析
• 4.2 银铜合金材料常数的求解
• 4.2.1 作图法
• 4.2.2 多元回归法
• 4.3 银铜合金高温流变应力方程的求解
• 4.3.1 稳态流变应力和Z参数的关系
• 4.3.2 峰值流变应力和Z参数的关系
• 4.3.3 屈服流变应力和Z参数的关系
• 4.3.4 峰值应力和稳态应力所对应的真应变与Z参数的关系
• 4.3.5 峰前高温流变应力方程和峰后高温流变应力方程的求解
• 4.4 本章小结
• 第五章 银铜合金动态再结晶数学模型的建立
• 5.1 临界应变数学模型的建立
• 5.2 动态再结晶体积分数模型的建立
• 5.3 动态再结晶晶粒尺寸数学模型的建立
• 5.4 本章小结
• 第六章 银铜合金高温热变形显微组织及软化规律
• 6.1 银铜合金热压缩前试样的组织分析
• 6.2 银铜合金热压缩后试样的组织分析
• 6.2.1 不同变形温度下压缩后试样的显微组织分析
• 6.2.2 不同应变速率下压缩后试样的显微组织分析
• 6.2.3 不同变形量下压缩后试样的显微组织分析
• 6.2.4 压缩后试样不同部位的显微组织分析
• 6.3 分析与讨论
• 6.3.1 变形温度对显微组织的影响
• 6.3.2 应变速率对显微组织的影响
• 6.3.3 变形量对显微组织的影响
• 6.3.4 试样不同部位显微组织的变化规律
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士期间发表的学术论文