【铜合金的热变形行为研究的文献综述3300字】

铜合金的热变形行为研究的文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u24787铜合金的热变形行为研究的文献综述 1285651.1热变形行为的研究现状 1195841.2变形抗力本构模型 2150701.3热加工图及其应用 415959参考文献 41.1热变形行为的研究现状金属的流变行为是指在塑性成形过程中，金属流动及发生形变的现象。研究材料的流变行为，可以为制定及优化成形工艺参数作为参考依据[66]。合金在热变形过程中所产生的流变行为，可以更加直观的表示出，各个变形参数在热变形时对合金的影响。所以，清楚地掌握合金在高温下发生塑形变形时的机制，以及金属热变形的流变行为，以上两点对我们科研和实际生产有很大的借鉴意义[67]。在较高温度下进行塑形变形的铜铁合金会同时展开两个自相矛盾的过程：动态软化以及加工造成的硬化现象。加工硬化在外力作用的推动下提高了位错密度，并且在各种位错的相互牵连之下诱发了不同的稳态、非稳态的位错组织。位错密度的下降以及位错的重新排列组合变为低能状态都属于动态软化现象。在发生热变形的进程之下，最为重要的软化行为主要是是动态再结晶，动态回复。动态再结晶现象在发生溶质原子和析出第二相时变化显著，往往对动态再结晶行为起到阻碍的作用。对于Cu合金这一类析出强化型合金而言，在高温下展开加工变形会诱发相变的发生，这一行为不单单对流变应力产生影响，也会对材料的最终显微组织和性能造成不利影响。合金在较高温度下发生热变形时产生的不均匀形变和局部应变，均会造成剪切带的出现。Cu-Ni合金[68]和Cu-Ni-Cr-Si-Mg合金[69]进行高温形变的实验结果表示，在产生局部应变行为时，或者当出现剪切带时，上述这些现象均会引发流变软化行为的出现。除此之外，当材料发生热塑性变形期间，如果在剪切带中可以看到动态析出物，并且该析出物发生明显的粗化现象，这种情况会进一步的造成流变软化行为。A.A.Hameda以及L.Blaz两位研究者，对Cu-3.45wt%Ti材料的流变软化现象进行了研究，其研究成果表明[70]，在Cu-3.45wt%Ti合金流变应力的整个变化阶段，流变应力从起始点到最大值的位置，出现动态析出行为就是产生加工硬化的主要原因。当Cu-3.45wt%Ti合金在较小的形变速率并且满足在较高的形变温度下时，这个条件满足发生动态析出现象，同时伴随着析出物的粗化现象，这些行为都会影响着流变软化现象的发生。1.2变形抗力本构模型高温下，金属或者合金发生形变时，描述应变和流变应力之间关系的函数，称之为本构方程(本构模型)。这个模型被用来表示在高温塑性形变行为下，流变应力随着不同变形参数的变化，位错密度高低、晶粒大小这些材料的状态参数对流变应力的影响规律[71]。在学者研究金属材料的变形参数时，对于高温塑性变形而言，本构方程这一模型应用广泛。鉴于在用本构模型研究热塑性变形行为时，该类模型的预测精确度较高，因而在热变形行为的探究中，本构关系极为重要并且应用广泛。并且为实际生产制造过程中提供了重要的理论数据。这种模拟过程为实际生产降低了成本同时也提高了工业制备的效率。近些年来，唯象本构方程、机理本构方程成为科研者使用最多的模型。以上的两类本构模型论述的角度略有不同，机理本构模型的是从微观的角度出发，在描述合金热塑性变形时的组织变化形态是依照晶粒尺寸大小和位错密度大小等角度。当从宏观角度去分析研究时，更多的是利用唯象本构方程，依据发生形变时的宏观性参量对金属的变化规律进行描述而后分析[72]。唯象本构方程的应用在金属热塑性变形过程中使用较多，因为该模型不但直观性强，而且在金属内部机理较为复杂时，不用考虑材料参数的影响[73~75]。Beaudoin[76]等人将流变应力数据与初始晶粒尺寸大小，归纳总结得到了一个描述材料成形时，晶粒尺寸大小变动的本构方程。陈莹等人[77]借由阿伦尼乌斯公式创建误差小，精度较高的Cu-Cr-Zr合金材料本构方程，这个模型对热变形过程的描述更加精确。张毅等[78]对Cu-Cr-Zr-Ag材料的热塑性变形现象分析时，通过用逐步回归法对实验数据进行计算，并线性拟合后创建了流变应力方程，通过精密验证，该流变应力方程能精准预测并描述Cu-Cr-Zr-Ag合金在不同条件下变形的流变应力行为。科学技术的迅猛进步，新兴金属材料的发展研究越来越迅速，传统本构方程逐渐不满足于一些金属材料，传统本构模型的不足与缺点也逐渐披露。由此为契机，众多科研者逐渐开始探究新型本构方程来描述金属材料的热变形行为。蔡薇等人[79]在高温下进行热压缩实验得到了Cu-Cr-Zr-Ti合金的各个热力参数，由此建立了双曲正弦修正的Arrhenius型本构模型，这个方程预测值与实验值匹配程度高，表面预测性较高，能较为精确地建立各个物性参数之间的关系。马艳霞等[80]基于BP人工神经网络本构方程建立了BFe30-1-1合金在热压缩过程中的神经网络预测模型。经过这些年本构模型方面的研究工作，在金属领域出现了众多且各具特色的材料本构方程，这些本够模型在描述材料的力学行为方面各有其特点，能够适应不同的研究需求，根据材料的种类和变形条件的不同选择的数学模型也不同。在应用时需要根据研究内容进行具体优选，其中比较常见且典型的本构模型有：Johnson-Cook模型[81,82]，Zerilli-Armstrong模型[83,84]，Arrhenius模型[85,86]，周纪华-管克智模型[87]，井上胜郎本构模型[88]等。具体模型如表1.3所示。表STYLEREF1\s1.SEQ表\*ARABIC\s13常用的本构模型公式Table1.3Commonconstitutivemodel.本构模型表达式优缺点Johnson-Cook形式简洁，参数少，计算方便；但是未考虑参数之间的耦合作用修正Johnson-Cook考虑参数之间的耦合作用；但数据量相对增加Zerilli-Armstrong适用于宽的温度和应变率范围，精确度较高；具有一定的局限性Arrhenius未考虑应变作用，降低一定的准确性，且计算量大周纪华-管克智适用于钢，适用于控制模型，具有一定的准确性井上胜郎经验模型，忽略内部组织演化过程1.3热加工图及其应用热加工图是金属材料在热加工过程中难易度的主要判据，其绘图方法是在origin软件中，将失稳图和功耗图叠加后，即可得到热加工图。其中最为常用的热加工图就是原子模型Raj加工图和动态材料模型加工图。Raj等[89]为了能够更为精确的分析出合金的加工安全区和失稳缺陷区域，融合了原子研究理论以及热力参数，建立出了原子模型Raj加工图。该种类型的热加工图反映了四种形变机制，同时划分出了四种不同的形变区域。但其最大的问题在于应用范围较小，对于单晶金属材料这种简单合金来说，处于稳态状态下时，加工图可以较好的使用。如果发现加工图建立时，金属参数繁多，要加入对显微组织演变机制考虑不全面等问题时，就不适用于以上情况。在上个世纪初半Gegle等人，综合了物理学模型、材料力学、热力学等综合学科，第一次归纳出了DMM材料的模型。基于这个模型，绘制出了镁基复合材料的热加工图。之后，基于Prasad、Alexander、Malas[90~93]等科学研究者的努力，在金属热变形加工领域，DMM材料动态模型渐渐开始普及。当前研究学者聚焦于热加工图的研究，要想对金属材料研究透彻，我们需要综合考虑并将热加工图和本构模型组合起来分析。国内外学者正在对数字处理进行越来越多的研究。大多数研究人员将本构模型与热处理图结合起来，以进行材料的全面研究和分析。参考文献[1]赵祖德.铜及铜合金材料手册[M].北京：科学出版社，1993.[2]刘平.高性能铜基合金的研宄进展[J].功能材料，2014(7):7016~7026.[3]赵冬梅，董企铭，刘平，等.高强高导电铜合金合金化机理[J].中国有色金属报，2001，11(S2)：21~24.[4]刘瑞蕊，周海涛，周啸，等.高强高导铜合金的研宄现状及发展趋势[J].材料导报，2012，26(19)：100~105.[5]SunB,GaoH,WangJ,etal.StrengthofdeformationprocessedCu-Fe-Aginsitucomposites[J].MaterialsLetters.2007,61(4):1002-1006.[6]RaabeD,MiyakeK,TakaharaH.Processing,microstructure,andpropertiesofternaryhighstrengthCu-Cr-Aginsitucomposites[J].MaterialsScience&EngineeringA.2009,291(1~2):186-197.[7]BenghalemA,MorrisDG.Microstructureandstrengthofwire-drawnCu-Agfilamentaiycomposites[J].ActaMaterialia,1997,45(1):379-406.[8]WangK,LiuKF,ZhangJB.MicrostructureandpropertiesofagingCu-Cr-Zralloy[J].RareMetals,2014,33(2):134-138.[9]LockyeSA,NobleFW.PrecipitatestructureinaCu-Ni-Sialloy[J].JournalofMaterialsScience,1994,29(1):218-226.[10]AdhikariD,JhaIS,SinghBP.ThermodynamicandmicroscopicstructureofliquidCu-Snalloys[J].PhysicaB,2010,405(7):1861-1865.[11]ShakhovaI,YanushkevichZ,FedorovaI,etal.GrainrefinementinaCu-Cr-Zralloyduringmultidirectionalforging[J].MaterialsScience&EngineeringA,2014,606:380-389.[12]GeJP,ZhaoH,YaoZQ,etal.Microstructureandpropertiesofdeformation-processedCu-Fein-situcomposites[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina,2005,15(5):971-977.[13]HuangJS,YaoDW,MengL.MicrostructureandpropertiesofheavilydrawnCu-Ag-Fecomposites[J].MetalsandMaterialsInternational,2013,19(2):225-230.[14]ZhangS,LiR,KangH,etal.AhighstrengthandhighelectricalconductivityCu-Cr-Zralloyfabricatedbycryorollingandintermediateagingtreatment[J].MaterialsScience&Engineering,2017,680(JAN.5):108-114.[15]VerhoevenJD,DowningHL,ChumbleyLS,etal.TheresistivityandmicrostructureofheavilydrawnCu-Nballoy[J].JournalofAppliedPhysics,1989(65):1293-1301.[16]LiuK,JiangZ,ZhaoJ,etal.ThermalStabilityandPropertiesofDeformation-ProcessedCu-FeInSituComposites[J].Metallurgical&MaterialsTransactionsA,2015,46(5):2255-2261.[17]WuZW,MengL.Influencesofdifferentpriorheattreatmentsontheraicrostructuialandmec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