热处理对Ti-36Nb-xTa-0.3O合金组织、力学和阻尼性能的影响
发布时间：2020-07-01 13:43
【摘要】：高阻尼合金能降低振动和噪音,已在航空航天、汽车等领域应用。Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.3O合金(Gum Metal)具有高强度和高阻尼值,为获得性能更好的合金,本课题基于该成分进行减元设计,采用非自耗电弧熔炼制备Ti-36Nb-xTa-yZr-0.3O合金,通过X-射线衍射仪、拉伸试验机、动态热机械分析仪等研究了Ta、Zr元素及固溶温度对合金显微组织、力学和阻尼性能的影响。热轧态Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.3O合金强度较高,以氧原子间隙固溶强化为主,阻尼性能好。与其相比,Ti-36Nb-3Zr-0.3O合金的抗拉强度和阻尼值都降低,可能是由于Zr、O原子相互作用强,导致引起间隙固溶强化和弛豫的有效氧原子比例降低;而Ti-36Nb-2Ta-0.3O合金的抗拉强度和阻尼值则都升高,可能是由于Ta原子对氧原子束缚作用最弱,影响最小。与上述三种合金相比,Ti-36Nb-0.3O合金的抗拉强度有所升高,阻尼值显著升高,这是因为不含Ta、Zr元素的合金在热轧过程中再结晶,由细小的等轴β晶粒组成,加上可弛豫氧原子比例增加,有利于提高合金的阻尼值,此外,细晶强化和间隙固溶强化共同作用,使合金强度提高。Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金中存在细小的α相,阻尼值稍低于Ti-36Nb-0.3O合金,第二相强化结合间隙固溶强化作用使该合金的强度最高。因此,本课题分别采用Ti-36Nb-0.3O合金和Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金研究固溶温度对合金组织、力学和阻尼性能的影响。固溶态Ti-36Nb-0.3O合金的抗拉强度均高于热轧态,随着固溶温度升高,合金的抗拉强度下降,阻尼值先升高后下降。其中,在1163 K固溶处理的合金阻尼值最高,当振动频率为0.1 Hz时,其阻尼值为0.0464,抗拉强度为865 MPa,同时具有高强度和高阻尼值。这是由于与热轧态合金相比,在1083 K固溶处理的Ti-36Nb-0.3O合金的晶粒尺寸明显减小,组织中存在大量细小而弥散分布的α相。在1123 K固溶处理的合金晶粒尺寸有所增加,α相含量明显降低。在1163 K和1203 K固溶处理的合金晶粒尺寸进一步长大,组织中不存在α相。固溶态Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金的抗拉强度均高于热轧态,随着固溶温度升高,合金的抗拉强度降低,而阻尼值升高。其中,在1203 K固溶处理的合金阻尼值最高,当振动频率为0.1 Hz时,其阻尼值为0.0458,抗拉强度为842 MPa,同时具有高强度和高阻尼值。这是由于在1083K固溶处理的Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金的晶粒尺寸很不均匀,存在大量细小而弥散分布的α相。在1123 K固溶处理的合金晶粒尺寸有所降低,而且较均匀,α相的含量明显降低。在1163 K固溶处理的合金晶粒尺寸稍有增加,α相的含量大幅降低。在1203 K固溶处理的合金晶粒尺寸进一步增加,α相完全消失。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG156;TG146.23
【图文】：
与相应的临界含量比值之和，可用下列公式表示[8]：nKnKKKCCCCCCCCK 123123β定系数，C1··· Cn表示各β相稳定元素含量，Ck1··· Ckn表，表明合金中β相稳定元素的含量越高，β相的体积分数将钛合金分为α型钛合金、近α型钛合金、α+β型钛合金和Kβ值接近零，几乎不含β相稳定元素，退火组织为等轴α相好，耐腐蚀性好，易于焊接成型，但强度低。 Kβ< 0.23，主要靠α相稳定元素固溶强化，添加少量β相改善合金的压力加工性能，并使之能进行一定程度的热 Kβ= 0.23~1.0，其β相稳定元素的含量为 2%~10%，含有能力和压力加工性能。α+β型钛合金的强度和塑韧性均优Kβ>1，含有大量β相稳定元素，水冷或空冷可得到单一的，β相的稳定性高，在淬火过程中不易分解，常采用淬火时型β钛合金和稳定型β钛合金，如图 1.1 所示[8-11]。
合金良好的阻尼特性都与其结构缺陷的消失有关，在长期使用金的阻尼性能下降。因此，使用寿命一般不长，对使用环境的存在力学性能明显降低等问题，这些高阻尼合金良好阻尼特性，其力学性能通常较低，适用范围受到极大限制。必要发展基于其他阻尼机制的高阻尼合金。点缺陷是金属材料、间隙原子等形式存在于合金中，在外加应力作用下，点缺陷，却能引起良好的阻尼效应[50-51]。型高阻尼合金究发现，在受到外界振动作用时，体心立方结构的 Fe-C（α）出现扩散和重新分布，造成能量耗散，削弱了外界振动，形成有间隙原子的具有体心立方结构的合金中也存在这种现象noek 弛豫型合金的阻尼机制与金属中常见的点缺陷有关，点缺会破坏晶体结构，却能产生阻尼效应。八面体间隙中的小半的迁移如图 1.2 所示[51]。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG156;TG146.23
【图文】：
与相应的临界含量比值之和，可用下列公式表示[8]：nKnKKKCCCCCCCCK 123123β定系数，C1··· Cn表示各β相稳定元素含量，Ck1··· Ckn表，表明合金中β相稳定元素的含量越高，β相的体积分数将钛合金分为α型钛合金、近α型钛合金、α+β型钛合金和Kβ值接近零，几乎不含β相稳定元素，退火组织为等轴α相好，耐腐蚀性好，易于焊接成型，但强度低。 Kβ< 0.23，主要靠α相稳定元素固溶强化，添加少量β相改善合金的压力加工性能，并使之能进行一定程度的热 Kβ= 0.23~1.0，其β相稳定元素的含量为 2%~10%，含有能力和压力加工性能。α+β型钛合金的强度和塑韧性均优Kβ>1，含有大量β相稳定元素，水冷或空冷可得到单一的，β相的稳定性高，在淬火过程中不易分解，常采用淬火时型β钛合金和稳定型β钛合金，如图 1.1 所示[8-11]。
合金良好的阻尼特性都与其结构缺陷的消失有关，在长期使用金的阻尼性能下降。因此，使用寿命一般不长，对使用环境的存在力学性能明显降低等问题，这些高阻尼合金良好阻尼特性，其力学性能通常较低，适用范围受到极大限制。必要发展基于其他阻尼机制的高阻尼合金。点缺陷是金属材料、间隙原子等形式存在于合金中，在外加应力作用下，点缺陷，却能引起良好的阻尼效应[50-51]。型高阻尼合金究发现，在受到外界振动作用时，体心立方结构的 Fe-C（α）出现扩散和重新分布，造成能量耗散，削弱了外界振动，形成有间隙原子的具有体心立方结构的合金中也存在这种现象noek 弛豫型合金的阻尼机制与金属中常见的点缺陷有关，点缺会破坏晶体结构，却能产生阻尼效应。八面体间隙中的小半的迁移如图 1.2 所示[51]。
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 石纯义 ,刘殿学 ,李德勤;新型Al Si合金的阻尼性能[J];材料开发与应用;1988年01期
2 陆文龙,何德s
本文编号：2736838
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2736838.html
