高壓扭轉制備鎢銅梯度材料的仿真和實驗研究

編號：NMJS08351

篇名：高壓扭轉制備鎢銅梯度材料的仿真和實驗研究

作者：王雪 陳廣清 王明明 嚴思梁 薛克敏

關鍵詞： 鎢銅梯度材料 高壓扭轉 有限元模擬 微觀組織 顯微硬度

機構： 合肥工業(yè)大學材料學院

摘要： 采用ABAQUS軟件對鎢銅材料高壓扭轉變形進行有限元模擬,分析了扭轉變形過程中的應力場分布和應變累積狀態(tài),以及壓力和溫度對界面層應變累積的影響。模擬結果表明,銅在高壓扭轉(HPT)變形過程中為剪切變形的主要承受方,鎢未得到充分的剪切變形,界面層應變累積最大;較高的溫度和壓力有利于界面層的應變累積,但溫度的提升效果并不顯著,并且高壓力和高溫度易導致銅反擠和模具失效。在300℃、1 GPa、扭轉5圈的工藝條件下采用高壓扭轉工藝制備了界面連接質量良好的鎢銅梯度材料。實驗結果表明,隨著扭轉半徑的增大,鎢和銅的組織均得到顯著細化,平均晶粒尺寸分別約為32.6和0.28μm,并且在界面處出現(xiàn)晶粒尺寸為4.8~6.75μm的銅組織過渡層;界面處鎢和銅結合良好,鎢和銅元素的擴散距離分別約為1.74和2.59μm。銅的顯微硬度(HV)由初始態(tài)的790 MPa提升至1310MPa,界面處鎢的顯微硬度由初始的3470MPa提高到4240MPa,表明大變形條件下的晶粒細化和缺陷累積有利于界面連接和性能提升。