原位合成兩相Cr-NbCr2合金高溫力學(xué)性能研究.pdf

1、Cr/NbCr2合金是一種極具應(yīng)用潛力的新型高溫結(jié)構(gòu)材料，本文基于前期研究成果，采用機(jī)械合金化和熱壓燒結(jié)工藝制備了成分為(Cr-12Nb)-4.4Ni兩相Cr/NbCr2合金，研究了該合金的高溫壓縮力學(xué)性能，探討了合金元素 Ni對(duì) Cr-12Nb兩相Cr/NbCr2合金高溫力學(xué)性能的影響；并且基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了合金本構(gòu)模型；最后通過高溫變形組織研究了(Cr-12Nb)-4.4Ni和 Cr-12Nb兩種合金在高溫壓縮過程中的變形機(jī)

2、制。主要研究結(jié)果如下：
　　在900℃和1000℃時(shí)高溫變形，(Cr-12Nb)-4.4Ni兩相 Cr/NbCr2合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線為流變軟化型，且流變軟化程度與應(yīng)變速率和溫度密切相關(guān)，當(dāng)變形溫度越低、應(yīng)變速率越大時(shí)，流變軟化程度越明顯；當(dāng)變形溫度提高為1200℃時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈穩(wěn)態(tài)流動(dòng)型。
　　對(duì)比未合金化的Cr-12Nb兩相Cr/NbCr2合金而言，當(dāng)應(yīng)變速率較高（.ε=0.1s-1，0.01s-1）時(shí)，添加適量的

3、Ni后，兩相Cr/NbCr2合金的高溫強(qiáng)度有明顯提高。當(dāng)應(yīng)變速率為0.1 s-1，變形溫度分別為800℃、1000℃和1200℃時(shí)，合金化后合金的壓縮強(qiáng)度分別提高了23.5％、14.2%和154.3%，屈服強(qiáng)度分別提高了22.8%、33.6%和214.8%；當(dāng)應(yīng)變速率為0.01s-1、變形溫度分別在800℃、1000℃和1200℃時(shí)，壓縮強(qiáng)度分別提高了20.2%、3.9%和183.2%，屈服強(qiáng)度分別提高了27.3%、36.3%和261.

4、3%；而當(dāng)應(yīng)變速率較?。?ε=0.001s-1）時(shí)，合金化對(duì)壓縮強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的影響不明顯。以上結(jié)果表明適量添加Ni能有效提高Cr-12Nb兩相Cr/NbCr2合金在中高應(yīng)變速率下的高溫力學(xué)性能。同時(shí)利用 Arrhenius方程計(jì)算了兩相 Cr/NbCr2合金應(yīng)變量為0.4時(shí)所對(duì)應(yīng)的變形激活能，計(jì)算結(jié)果表明采用Ni合金化能有效降低Cr-12Nb兩相Cr/NbCr2合金的變形激活能。
　　基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別構(gòu)建了成分為Cr-1

5、2Nb和(Cr-12Nb)-4.4Ni的兩種兩相 Cr/NbCr2合金的熱變形本構(gòu)模型。預(yù)測(cè)結(jié)果表明：該模型能有效的預(yù)測(cè)兩相Cr/NbCr2合金在熱變形過程中加工硬化和動(dòng)態(tài)軟化現(xiàn)象，并且具有很高的預(yù)測(cè)能力。
　　對(duì)Cr-12Nb兩相 Cr/NbCr2合金在800℃-1200℃進(jìn)行壓縮變形后的微觀組織分析表明：隨著變形溫度的升高，基體相軟化程度逐漸增加，變形機(jī)制始終由位錯(cuò)滑移為主導(dǎo)；當(dāng)在高溫變形階段，隨著應(yīng)變速率的增加，基體相內(nèi)部位

6、錯(cuò)組態(tài)更加明顯，變形機(jī)制還是以位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)為主；在變形過程中，硬質(zhì)的Laves相變形程度較小，基本是以孿生變形為主，且在相同應(yīng)變速率下，孿生組織隨著變形溫度的升高而減少；在相同溫度下，隨著應(yīng)變速率的增加而增多。對(duì)采用 Ni合金化的(Cr-12Nb)-4.4Ni兩相Cr/NbCr2合金變形微觀組織與未合金化的對(duì)比研究表明，Ni原子主要分布于NbCr2晶粒中，在高溫壓縮變形過程中，采用Ni合金化能有效促進(jìn)兩相 Cr/NbCr2合金晶粒內(nèi)部位錯(cuò)的