隨著人們對航天器高溫結(jié)構(gòu)材料要求的不斷提高,具有優(yōu)良高溫性能和低密度的NiAl金屬間化合物被人們廣泛關(guān)注。NiAl材料具有較高的高溫強(qiáng)度,高溫變形抗力較大,成形困難;且傳統(tǒng)爐加熱高溫成形能耗高,易氧化,設(shè)備損耗嚴(yán)重,很大程度上限制了其應(yīng)用和推廣�；诖吮菊n題提出NiAl非致密體預(yù)制坯的脈沖電流加熱輔助成形裝置及工藝,探究了NiAl非致密體材料在脈沖電流加熱鍛造成形過程中的組織演變規(guī)律,為NiAl構(gòu)件的新型、綠色高溫成形工藝提供了實驗及理論依據(jù)。首先,采用Ni、Al粉末熱壓燒結(jié)的方法制備NiAl非致密體材料。根據(jù)不同致密度的燒結(jié)材料在一定溫度和應(yīng)變速率下進(jìn)行的Gleeble熱壓縮實驗,確定后續(xù)鍛造成形實驗的最優(yōu)材料高溫性能。其次,設(shè)計脈沖電流加熱鍛造成形實驗的裝置系統(tǒng)和工藝流程。選取成形效果更好的絕緣噴涂金屬凹模和片層式陶瓷凸模組合模具;通過熱壓縮實驗、自阻加熱升溫、電加熱處理和電加熱拉伸等實驗確定成形過程中的溫度、應(yīng)變速率、電流密度、占空比和頻率等工藝參數(shù)。對NiAl帶筋板的高溫成形過程進(jìn)行有限元模擬,探究了成形過程的變形速率,并驗證了工藝的可行性�；谝陨瞎に嚵鞒毯蛥�(shù)進(jìn)行脈沖電流加... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

NiAl晶體結(jié)構(gòu)

從而提升材料的變形能力。另外，脈沖電流的引入還可使材料成形過程產(chǎn)生新的現(xiàn)象與機(jī)制，如，Conrad 等人研究脈沖電流對冷變形金屬(Cu，Al)退火組織的影響時，發(fā)現(xiàn)在退火過程中材料發(fā)生了再結(jié)晶行為，若在此過程中施加脈沖電流將使再結(jié)晶過程加速[18]，使材料提前軟化。目前，脈沖電流輔助熱成形技術(shù)已成為國外快速發(fā)展的塑性加工技術(shù)之一。1.2.3 NiAl 金屬間化合物的應(yīng)用國內(nèi)外學(xué)者對 NiAl 金屬間化合物的研究不斷深入，由于該種材料在極端環(huán)境條件，如超高溫、真空、和腐蝕的條件下仍然能夠很好地服役，所以其在航空航天領(lǐng)域的發(fā)動機(jī)組部分得到了充分的應(yīng)用。經(jīng)過多年的努力，美國通用電氣公司已成功制備出性能優(yōu)良的 NiAl 單晶合金。最佳性能是 NiAl 單晶合金 AFN-20。 該合金已被制成先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)高壓渦輪空心氣冷導(dǎo)向葉片，并成功通過了地面臺架試車[20]，如圖 1-2 為 NiAl 單晶渦輪導(dǎo)向葉片及其組合件。GE 公司成功的調(diào)試測試表明，使用低塑性金屬間化合物制造復(fù)雜的渦輪發(fā)動機(jī)部件在設(shè)計和制造工藝上是可行的[21]。

料塑性變形過程的影響。他們研究了一些多晶金屬材料在室溫下脈沖電流作用下的拉伸變形行為，以及材料的晶體結(jié)構(gòu)和位錯機(jī)理。除了由電流產(chǎn)生的趨膚效應(yīng)和電磁拉伸效應(yīng)之外，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流作用于金屬材料的塑性變形過程時，金屬內(nèi)部的漂移電子將與位錯相互作用，這種現(xiàn)象可以通過熱激活輔助位錯運動模型給予解釋[25]。除了改善金屬材料的機(jī)械性能外，電流還可以提高疲勞壽命[28]。Conrad 等人研究了電流對多晶銅疲勞性能的影響，發(fā)現(xiàn)脈沖電流可以提高材料的疲勞性能，降低發(fā)生晶間斷裂的可能性[29]。駐留滑移帶(PSBs)是影響材料疲勞行為的主要因素。位錯的密度和分布在 PSBs 與基體之間發(fā)生突變，并且在該界面處易于發(fā)生疲勞裂紋。高密度脈沖電流可以減小 PSB 的平均寬度和平均間距，這對 PSBs 和子滑移系統(tǒng)中的位錯運動有一定的影響，降低 PSB 與基體之間的應(yīng)力集中，使滑移相互協(xié)調(diào)，提高了滑移的均勻性，延長了材料的疲勞壽命。電流對金屬基體的損傷具有一定的修復(fù)作用，表現(xiàn)為電流的止裂效應(yīng)和裂紋愈合能力[30]。當(dāng)電流施加在有裂紋的金屬基體上時，裂紋附近的電流分布并不均勻，導(dǎo)致因焦耳熱在裂紋周圍產(chǎn)生的溫度場分布不均勻，如圖 1-4 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2929719