稀土钨材料热变形行为研究

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稀土钨电极具有较低的逸出功和良好的抗烧蚀性,可以用来替代有放射性的钍钨电极,减少对环境的污染。此外,添加稀土还可以提高钨材料的再结晶温度,使其具有较高的热稳定,在高温发热体材料和热支撑材料领域具有较高的潜在应用价值。然而稀土钨在目前工业制备技术中的加工成品率只有85%左右,主要是由于钨为高熔点的材料,加工性能较差,容易出现残次品。基于此,本文选取镧钨、铈钨两种稀土钨材料,在变形温度1350~1500℃,应变速率0.006~12s-1的参数范围内进行等温恒应变的热拉伸实验,研究两种材料的热变形行为,并采用热加工图技术对两种材料的热变形参数进行优化。  镧钨、铈钨材料在进行等温拉伸时,变形温度和应变速率都会对材料的流变应力产生影响,流变应力随着应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而降低,但当应变速率较大时,由于加工硬化作用与动态软化作用不断变化,使得流变应力会出现较大的波动。通过数据分析表明,镧钨、铈钨两种材料在高温变形时,用计算和数值拟合得到的双曲正弦函数和Z参数更适合用来描述其流变力学行为,并分别建立了各自的峰值应力本构模型。  在镧钨、铈钨两种材料中,低应变速率条件下的微观断口全部是由韧窝形貌,呈典型的延性断裂特征,而高应变速率条件下断口的中间部分仍然是韧窝形貌的纤维区,而边缘部分则是由准解理断面形成的放射区。同时,材料的变形温度越高,应变速率越低,断口表面的韧窝尺寸便越大。  在镧钨、铈钨两种材料的加工图中,两者的失稳区域都为1350~1500℃,0.3~12s-1,主要为加工图中的高应变速率区域,在此区域中变形量差别较大的晶粒比较多,容易出现组织缺陷。镧钨、铈钨两种材料比较适合的加工区域都为1400~1500℃,0.006~0.06s-1区域,镧钨所对应的峰值功率耗散效率为0.31,所在区域为1470℃,0.006s-1附近;铈钨的峰值功率耗散效率为0.37,所在区域为1450℃,0.006s-1附近,且镧钨材料的功率耗散效率的峰值所对应的温度比铈钨要高一些,在此条件下变形时的软化机制为动态回复与动态再结晶,有利于材料的塑性变形。
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