KFGP1耐高溫電纜/高溫硅橡膠電纜

金屬材料的韌性斷裂是塑性加工過程中常見的失效形式和影響熱加工性的重要因素歷來都是塑性加工領(lǐng)域的研究熱點。隨著有限元模擬技術(shù)和損傷力學的不斷發(fā)展如何建立合適的熱變形開裂準則預測和避免缺陷的產(chǎn)生已成為缺陷仿真預測迫切需要解決的難題。本文以熱變形極易開裂的Ti40阻燃合金為研究對象以各種室溫下適用的開裂準則為基礎(chǔ)引入Zener-Hollomon因子對Ti40合金的變形機理及開裂行為進行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下    研究了Ti40合金高溫變形過程中變形溫度和應變速率對流動應力的影響規(guī)律揭示了流動軟化和不連續(xù)屈服現(xiàn)象的影響因素和機理發(fā)現(xiàn)不連續(xù)屈服現(xiàn)象與大量可動位錯從晶界突然增殖有關(guān)。    揭示了Ti40合金的高溫變形機理。發(fā)現(xiàn)變形溫度低于950℃以動態(tài)回復為主高于950℃發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的形貌隨應變速率的變化而變化應變速率較高時（>1s1s）動態(tài)再結(jié)晶晶粒呈項鏈狀沿原始β晶界分布沿晶界析出的TiSi顆粒是再結(jié)晶晶粒的核心應變速率較低時（）發(fā)生了鋸齒狀的連續(xù)再結(jié)晶亞晶形核是其形核的主要機制。    研究了Ti40合金的開裂機理。KFGP1耐高溫電纜/高溫硅橡膠電纜發(fā)現(xiàn)低溫、高應變速率下變形以45°剪切開裂為主溫度較高時以平行于壓縮軸方向的縱裂和豆腐渣式開裂為主。VO揮發(fā)導致接近表面的晶界產(chǎn)生空洞是合金熱變形開裂的誘因。    揭示了Ti40阻燃合金熱變形開裂的臨界變形量與變形溫度和應變速率的關(guān)系。結(jié)果表明變形溫度越高應變速率越低材料的臨界變形量越大。發(fā)現(xiàn)變形溫度和應變速率的綜合作用可用單變量Zener-Hollomon因子來表示且開裂的臨界變形量與lnZ呈線性關(guān)系從而大大減少試驗次數(shù)。    基于DEFORM3D有限元平臺建立了Ti40合金等溫熱壓縮過程的有限元分析模型并對6種典型的室溫韌性開裂準則進行了分析比較。發(fā)現(xiàn)基于空洞長大聚合的Oyane模型可適用于Ti40阻燃合金高溫變形。發(fā)現(xiàn)Oyane準則的臨界開裂C值與ImZ值也符合線性關(guān)系從而建立了基于Zener-Hollomon因子的Ti40合金熱變形開裂準則并獲得了驗證
本文采用熔鑄法制備了不同成分的鎂合金用掃描電鏡、光學顯微鏡、X射線衍射儀和萬能拉伸機等現(xiàn)代分析手段研究了鎂合金顯微組織與力學性能間的關(guān)系和強化機制以及鎂合金的高溫氧化燃燒行為。    在AZ91D鎂合金中加入適量銻可使其組織細化網(wǎng)狀的Mg17Al12相也細化成短條狀同時生成新的強化相Mg3Sb2可使AZ91D鎂合金強度提高44MPa。但當銻含量超過0.7時Mg3Sb2相逐漸轉(zhuǎn)化為粗針狀導致抗拉強度下降。    在稀土阻燃鎂合金中隨著稀土含量的增加生成的條狀鋁-稀土相逐漸增加使強度迅速下降。通過在稀土阻燃鎂合金中加入一定量的銻減少了條狀Al11RE3相的量同時生成顆粒狀的銻-稀土相使稀土阻燃鎂合金的強度得到提高。    鎂合金高溫氧化破壞形式有兩種點狀破壞和晶界破壞。高溫下晶界上低熔點第二相的熔化是引起晶界破壞的主要因素。    稀土阻燃鎂合金的抗高溫氧化燃燒能力比鑄態(tài)AZ91D鎂合金要強它的燃點比鑄態(tài)AZ91D鎂合金高約70℃。分析認為稀土元素在阻燃鎂合金高溫氧化不同溫度階段所發(fā)揮的作用不同。低溫階段稀土元素的存在可減少晶界低熔點第二相的生成、堵塞氧沿晶界向基體內(nèi)部擴散從而提高鎂合金抗氧化燃燒能力高溫階段稀土元素主要發(fā)揮表面元素效應的作用以提高鎂合金熔融狀態(tài)下的阻燃能力。通過固溶處理消除鑄態(tài)AZ91D鎂合金晶界上的低熔點第二相也可以提高AZ91D鎂合金的抗高溫氧化燃燒性能