[發(fā)明專利]一種提高鋁基復(fù)合材料塑性變形能力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310686562.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN103643190A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李桂榮;王宏明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C22F3/00
• 分類號(hào): C22F3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高塑性鋁基復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高鋁基復(fù)合材料塑性變形能力的方法。

背景技術(shù)

金屬塑性加工是以材料高塑性為前提并在外力作用下進(jìn)行的，從金屬塑性加工的角度出發(fā)，具有高塑性變形能力將是材料的重要優(yōu)勢(shì)之一；但眾所周知，對(duì)于金屬材料，高強(qiáng)度和低塑性往往是伴生的，在實(shí)際生產(chǎn)中往往需要對(duì)?“高強(qiáng)度、低塑性”材料進(jìn)行塑性變形加工，目的在于改善制品尺寸或提高材料綜合性能，因此探索一條行之有效的提高此類材料塑性變形能力的途徑是非常迫切的；在備受關(guān)注的高性能鋁材研究和應(yīng)用領(lǐng)域中，在鋁基復(fù)合材料出現(xiàn)之前，對(duì)鋁材的研發(fā)和應(yīng)用主要集中在不同系列鋁合金方面，強(qiáng)化機(jī)制主要涉及固溶強(qiáng)化、析出相強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等方面，材料的強(qiáng)韌性和彈性模量在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)停留在一個(gè)不太高的極值水平；近十余年來國(guó)家各主要支撐行業(yè)如軌道交通、軍事國(guó)防的迅速發(fā)展對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)韌鋁材提出了迫切需求，在此應(yīng)用背景下鋁基復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，其中原位內(nèi)生顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料滿足了研發(fā)新材料新工藝必備的“高性能、高效率、低成本、低污染”的外在和內(nèi)在需求，且日漸受到關(guān)注；從組織特征上看，內(nèi)生顆粒尺寸細(xì)小且容易控制，基體與顆粒界面結(jié)合良好，無副產(chǎn)物生成，材料具有綜合優(yōu)異的使用性能，包括高比強(qiáng)度、高比剛度、高比模量、高耐磨、高耐腐蝕、低熱膨脹（尺寸穩(wěn)定性好）等，在軌道交通、航空航天、軍事裝備、電子器件等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景；但研究同時(shí)也發(fā)現(xiàn)：因?yàn)橛操|(zhì)顆粒的存在弱化了材料塑性變形能力，復(fù)合材料的延展性遠(yuǎn)不及基體材料，較大程度上限制了復(fù)合材料在更廣度和更深度層面的使用，因此亟待尋找一條能提高復(fù)合材料塑性變形能力的有效途徑以彌補(bǔ)其塑性變形能力差之關(guān)鍵缺陷。

目前來看，與材料高塑性變形能力直接相關(guān)的研究是超塑性材料；使金屬具備超塑性的方法主要是使其發(fā)生特定的組織變性并獲得晶粒直徑10μm以下的穩(wěn)定等軸超細(xì)晶粒；常采用劇烈變形方法通過大應(yīng)變實(shí)現(xiàn)基體晶粒納米化和超塑性，專利：CN200810230081.9一種細(xì)晶超塑性耐熱鎂合金制備方法；專利CN200710011887.4一種短流程細(xì)晶超塑性材料制備方法；專利CN200910183585.4基于多對(duì)輪軋制和等通道轉(zhuǎn)角擠壓的金屬材料大應(yīng)變加工方法，控制并優(yōu)化超塑性變形時(shí)的溫度、應(yīng)變速率、加熱方式等使金屬更易獲得超塑性；但對(duì)上述專利的分析可知：通過劇烈變形實(shí)現(xiàn)晶粒納米化和超塑性的方法只適合于延展性好的合金，比如變形鋁、鎂和鈦合金等，換句話說：通過晶粒納米化實(shí)現(xiàn)塑性提高或者超塑性的途徑只適合某些高塑性金屬材料；并且在劇烈變形過程中材料尺寸變形、組織變形和殘余應(yīng)力都很大，對(duì)于有特殊要求的構(gòu)件并不適合；因此針對(duì)此類構(gòu)件探索一條“高性能、高效率、低成本、低污染”的加工途徑非常有必要。

發(fā)明者在前期研究中發(fā)現(xiàn)：對(duì)納米顆粒增強(qiáng)的多合金組分的金屬基復(fù)合材料進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)沖擊處理，在處理后組織中觀察到位錯(cuò)的大量增殖和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)痕跡，并發(fā)現(xiàn)了層錯(cuò)和形變孿晶等多數(shù)在劇烈變形條件下才會(huì)出現(xiàn)的塑性變形特征，同時(shí)試樣仍保留著原有的形狀和尺寸，說明材料內(nèi)部發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的塑性變形但外觀尺寸上仍保持著原有特征，定義為是微塑性變形，計(jì)算結(jié)果顯示此時(shí)磁壓強(qiáng)只有幾個(gè)兆帕，遠(yuǎn)達(dá)不到屈服點(diǎn)，認(rèn)為磁場(chǎng)力效應(yīng)不是造成材料塑性變形的誘因，從常規(guī)認(rèn)識(shí)上看，材料塑性變形原因在于內(nèi)應(yīng)力和外應(yīng)力，但磁場(chǎng)條件下磁壓強(qiáng)未達(dá)到屈服應(yīng)力值就有了塑性變形效果，表明常規(guī)意義下的塑性變形機(jī)制需要剖析和完善，必是因磁場(chǎng)的其他效應(yīng)而導(dǎo)致的塑性變形，歸因?yàn)槭恰按胖滤苄孕?yīng)”；本發(fā)明基于此效應(yīng)，提供一種獲得超塑性鋁基復(fù)合材料的新方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過在材料塑性變形過程中施加一定特征的電磁場(chǎng)，利用“磁致塑性效應(yīng)”，實(shí)現(xiàn)提高材料塑性變形能力的目的。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

第一步：鋁基復(fù)合材料的制備。