[发明专利]一种钨铼碳化铪合金高温变形行为的研究方法

说明书

本发明公开了一种钨铼碳化铪合金高温变形行为的研究方法，该方法包括：一、称取W粉、Re粉和HfC粉高能球磨后热压烧结得到钨铼碳化铪合金；二、通过热压缩试验得到不同条件下的应力、应变数据，然后建立本构关系模型和训练人工神经网络模型；三、判断两种模型的预测精确度并选择精确度高的模型用于钨铼碳化铪合金高温变形行为的预测；四、研究热压缩试验中试样的组织和织构演变，结合预测结果获取钨铼碳化铪合金高温变形行为。本发明通过对钨铼碳化铪合金热压缩试验获得的应力应变曲线与本构方程、人工神经网络、微观组织相结合，揭示了钨铼碳化铪合金变形行为与微观结构动态回复和动态再结晶的关系，对钨铼碳化铪合金变形行为具有更好的预测性。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种钨铼碳化铪合金高温变形行为的研究方法。

背景技术

钨(W)具有独特的力学性能，包括高熔点(3410℃)、高模量、优异的耐热性和烧蚀性，是高温应用的理想材料，应用范围包括涡轮机，聚变反应堆和动能穿透器。但纯钨在高温下的使用强度大大降低。合金化是提高材料强度的有效途径，铼(Re)的加入已被证明可以提高钨(W)的室温延性和高温强度。但由于储量少、价格高，铼不能大量添加以增强金属的强度。难熔金属作为基体和高温陶瓷作为增强材料的组合，产生了一系列具有独特化学、热学和力学性能的复合材料。在高温陶瓷增强材料中，碳化铪(HfC)具有最高的熔点和优越的力学性能，被认为是最有效的高温强化W的第二相颗粒。Dongju Lee等报道混合碳化物可能有利于HfC-W复合材料的强化，形成强大的界面键，使载荷有效转移到HfC颗粒；同时验证了W-3Re-5HfC合金具有良好的高温力学性能，且W-3Re-5HfC合金还可应用于还原气氛或惰性气氛，与应用场合中的多种成分如推进器中的肼、氮、氢、氨等均具有良好的相容性。

近年来，许多研究者对钨基合金的变形过程进行了研究，并建立了本构方程模型。林东国等通过热压缩试验研究了W-10wt％Cu复合材料在高温下的热变形行为，得到了纯钨在室温和低应变速率下的应力-应变曲线；Zhou Li基于Arrhenius模型建立了流变应力、应变速率和应变温度之间的关系。此外，研究认为，钨合金的动态再结晶只发生在高温和低应变速率下，应力随应变温度的降低或应变速率的增加而增加。

为了满足不同合金应用场合的性能要求，需要通过热变形获得所需的组织和力学性能。因此，优化热处理工艺参数是控制钨铼碳化铪合金组织和性能的最有效方法。但钨铼碳化铪合金是一种难变形材料，其组织和性能对变形工艺参数更为敏感，其高温变形行为也更为复杂。材料的本构方程为减少变形缺陷提供理论依据，节省流程设计时间，从而获取具有优良组织和性能的材料。但尚未发现对HfC掺杂钨铼合金高温变形机理和本构方程模型研究的报告。因此，设计一种W-3Re-5HfC合金高温变形行为研究方法，建立高精度的本构模型或人工神经网络(ANN)模型对于进一步研究和理解钨铼碳化铪合金的高温变形行为非常必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种钨铼碳化铪合金高温变形行为的研究方法。该方法通过对钨铼碳化铪合金热压缩试验获得的应力应变曲线与本构方程、人工神经网络、微观组织相结合的研究方法，更好地揭示了钨铼碳化铪合金变形行为与微观结构动态回复和动态再结晶的关系，从而对钨铼碳化铪合金变形行为具有更好的预测性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种钨铼碳化铪合金高温变形行为的研究方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、分别称取W粉、Re粉和HfC粉作为原料粉末，采用高能球磨进行机械合金化处理，得到混合合金粉末，然后经热压烧结得到钨铼碳化铪合金；

步骤二、在步骤一中得到的钨铼碳化铪合金上取试样进行热压缩试验，得到不同应变温度和不同应变速率条件下的应力、应变数据，然后分别建立本构关系模型和训练人工神经网络模型；

步骤三、判断步骤二中建立的本构关系模型和训练好的人工神经网络模型的预测精确度，选择精确度高的模型用于钨铼碳化铪合金高温变形行为的预测；