B4CP/Al復合材料綜合了B4C陶瓷顆粒與鋁合金基體的優(yōu)良性能,具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐磨損、良好的中子吸收能力等優(yōu)點,是理想的中子吸收材料。但是,B4CP/Al復合材料大尺寸板材的制備加工技術一直是限制其發(fā)展的瓶頸,目前國內(nèi)核電站中所使用的中子吸收材料基本上都是從國外進口。因此,為了打破發(fā)達國家對我國核電關鍵材料的技術封鎖,推動我國核電工業(yè)安全高速發(fā)展,我國中子吸收材料的自主化研制勢在必行。本文以B4CP/6061Al復合材料為研究對象,圍繞復合材料大尺寸板材制備加工技術的幾個重要環(huán)節(jié),從復合材料的熱變形行為、熱加工工藝優(yōu)化、軋制變形過程數(shù)值模擬以及軋制板材的組織與性能研究等方面開展了相關研究,并得到以下主要結論:通過等溫單道次熱壓縮實驗,并對熱壓縮實驗數(shù)據(jù)進行摩擦修正,構建了考慮應變補償?shù)牧髯儜Ρ緲嬆Ｐ?該模型能夠很好的預測B4CP/6061A1復合材料的熱變形流變規(guī)律。B4C增強顆粒的加入,促進了復合材料的動態(tài)再結晶行為,在較低的變形溫度與較高的應變速率下即可發(fā)生動態(tài)再結晶。隨著變形溫度的升高和應變速率的降低,動態(tài)再結晶晶粒不斷長大,平均晶粒尺寸以及大角度晶界的比例...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 中子吸收材料的研究現(xiàn)狀
    1.3 B₄C/Al復合材料概述
        1.3.1 B₄C增強體的特性及應用
        1.3.2 B₄C/Al復合材料的制備方法
        1.3.3 B₄C/Al界面反應及相組成
    1.4 顆粒增強鋁基復合材料熱變形行為研究
        1.4.1 熱變形模擬方法
        1.4.2 熱變形本構模型
        1.4.3 熱加工圖
    1.5 顆粒增強鋁基復合材料軋制變形行為研究
        1.5.1 顆粒增強鋁基復合材料軋制變形研究進展
        1.5.2 顆粒增強鋁基復合材料軋制變形工藝優(yōu)化
        1.5.3 顆粒增強鋁基復合材料軋制變形數(shù)值模擬研究
    1.6 顆粒增強鋁基復合材料熱處理研究現(xiàn)狀
    1.7 研究目的、內(nèi)容及技術路線
        1.7.1 研究目的與意義
        1.7.2 研究內(nèi)容
        1.7.3 技術路線
2 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料
    2.2 實驗方法
        2.2.1 熱壓縮實驗
        2.2.2 B₄C_P/6061Al復合材料軋制實驗
        2.2.3 差式掃描量熱分析
        2.2.4 熱處理實驗
        2.2.5 X射線衍射分析
    2.3 微觀組織分析
        2.3.1 OM分析
        2.3.2 SEM分析
        2.3.3 EBSD分析
    2.4 力學性能測試
3 B₄C_P/6061Al復合材料熱變形行為研究
    3.1 B₄C_P/6061Al復合材料熱變形流變應力特征分析
        3.1.1 B₄C_P/6061Al復合材料流變應力曲線
        3.1.2 應變速率對B₄C_P/6061Al復合材料流變應力的影響
        3.1.3 變形溫度對B₄C_P/6061Al復合材料流變應力的影響
    3.2 B₄C_P/6061Al復合材料本構模型的構建與驗證
        3.2.1 B₄C_P/6061Al復合材料流變應力的摩擦修正
        3.2.2 B₄C_P/6061Al復合材料本構模型的構建
        3.2.3 B₄C_P/6061Al復合材料本構模型的驗證
    3.3 熱變形條件對B₄C_P/6061Al復合材料微觀組織的影響
        3.3.1 變形溫度對B₄C_P/6061Al復合材料微觀組織的影響
        3.3.2 應變速率對B₄C_P/6061Al復合材料微觀組織的影響
    3.4 B₄C_P/6061Al復合材料動態(tài)再結晶行為研究
        3.4.1 B₄C_P/6061Al復合材料動態(tài)再結晶臨界條件
        3.4.2 B₄C_P/6061Al復合材料動態(tài)再結晶穩(wěn)態(tài)應變
        3.4.3 B₄C_P/6061Al復合材料動態(tài)再結晶圖的建立
    3.5 本章小結
4 B₄C_P/6061Al復合材料熱加工工藝研究
    4.1 B₄C_P/6061Al復合材料熱加工圖的構建
        4.1.1 熱加工圖構建原理
        4.1.2 B₄C_P/6061Al復合材料熱加工圖的構建
    4.2 B₄C_P/6061Al復合材料熱加工圖的分析
        4.2.1 B₄C_P/6061Al復合材料熱加工工藝優(yōu)化
        4.2.2 B₄C_P/6061Al復合材料失穩(wěn)區(qū)微觀組織分析
        4.2.3 B₄C_P/6061Al復合材料安全區(qū)微觀組織分析
    4.3 本章小結
5 B₄C_P/6061Al復合材料軋制變形有限元模擬及實驗研究
    5.1 B₄C_P/6061Al復合材料軋制變形有限元模型的建立
        5.1.1 幾何模型的建立
        5.1.2 咬入條件的建立
        5.1.3 材料模型的建立
        5.1.4 邊界條件的設定
        5.1.5 單元類型選擇及網(wǎng)格劃分
    5.2 B₄C_P/6061Al復合材料軋制變形有限元模擬結果分析及實驗驗證
        5.2.1 不同工件結構軋制過程有限元模擬結果分析及實驗驗證
        5.2.2 不同軋制溫度全包覆式軋制過程有限元模擬結果分析
        5.2.3 不同軋制速度全包覆式軋制過程有限元模擬結果分析
        5.2.4 B₄C_P/6061Al復合材料最佳軋制工藝參數(shù)及實驗驗證
    5.3 本章小結
6 B₄C_P/6061Al復合材料軋制板材組織與性能研究
    6.1 B₄C_P/6061Al復合材料軋制板材的熱處理
        6.1.1 B₄C_P/6061Al復合材料熱處理制度的選擇
        6.1.2 B₄C_P/6061Al復合材料熱處理結果分析
    6.2 包套軋制變形與熱處理對B₄C_P/6061Al復合材料組織與性能的影響
        6.2.1 包套軋制變形與熱處理對B₄C_P/6061Al復合材料微觀組織的影響
        6.2.2 包套軋制變形與熱處理對B₄C_P/6061Al復合材料力學性能的影響
    6.3 本章小結
結論
創(chuàng)新點
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的學術成果
致謝
作者簡介



本文編號：3739682