TiBw/Ti60复合材料高温变形行为与热处理研究

发布时间：2022-12-08 05:41

　　针对航天航空领域对可以在600~800oC使用的轻质、耐热、高强结构材料的迫切需求,制备一种Ti B晶须增强Ti60合金基体的复合材料,并研究复合材料的热压缩、热挤压变形和热处理改性的理论基础和技术问题。以Ti60（~110μm）-Ti B2（3~5μm）粉末为原料,采用低能球磨和反应热压烧结相结合的技术成功制备了Ti B晶须体积分数为1.7%、3.4%和5.1%的Ti Bw/Ti60复合材料。通过高温压缩试验研究复合材料的高温变形行为,并分析其压缩组织演变规律;采用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射分析技术（EBSD）对烧结态和挤压态的复合材料物相、组织以及拉伸断口进行分析;采用透射电镜（TEM）对复合材料的微观组织、亚结构及其在热变形及热处理后组织变化进行表征与分析。测试了烧结态、挤压态以及热处理态复合材料的室温力学性能和高温力学性能,分析了挤压变形以及热处理对复合材料组织和性能的影响机制。微观组织观察表明,颗粒状的Ti B2经热压烧结后原位反应生成Ti B晶须,并且呈网状结构分布在原始Ti60颗粒周围。增强体含量变化并没有改变复合材料的... 

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 钛基复合材料
        1.2.1 钛基复合材料基体
        1.2.2 钛基复合材料增强体
        1.2.3 钛基复合材料的制备方法
    1.3 钛合金及钛基复合材料高温压缩行为
        1.3.1 钛合金高温压缩行为
        1.3.2 钛基复合材料高温压缩行为
    1.4 钛基复合材料热加工
    1.5 钛合金和钛基复合材料热处理
        1.5.1 钛合金热处理
        1.5.2 钛基复合材料热处理
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 试验材料与研究方法
    2.1 试验用原材料
    2.2 研究方案
    2.3 材料组织结构分析
        2.3.1 物相分析
        2.3.2 组织观察
    2.4 材料性能测试
        2.4.1 室温拉伸性能测试
        2.4.2 高温拉伸性能测试
        2.4.3 高温压缩测试
第3章 烧结态Ti Bw/Ti60复合材料组织与力学性能
    3.1 前言
    3.2 Ti Bw/Ti60复合材料设计与制备
        3.2.1 Ti Bw/Ti60复合材料制备流程
        3.2.2 球磨工艺
        3.2.3 烧结工艺
    3.3 Ti Bw/Ti60复合材料烧结态复合材料组织分析
        3.3.1 烧结态复合材料物相分析
        3.3.2 烧结态复合材料微观组织
        3.3.3 烧结态复合材料界面特征
    3.4 烧结态复合材料力学性能
    3.5 本章小结
第4章 3.4 vol.% Ti Bw/Ti60复合材料高温压缩行为及组织变化过程
    4.1 引言
    4.2 Ti Bw/Ti60复合材料压缩行为
        4.2.1 Ti Bw/Ti60复合材料相变点测定
        4.2.2 Ti Bw/Ti60复合材料流变应力曲线
        4.2.3 Ti Bw/Ti60复合材料本构模型建立
    4.3 Ti Bw/Ti60复合材料热加工建立
    4.4 Ti Bw/Ti60复合材料压缩组织变化
        4.4.1 两相区Ti Bw/Ti60复合材料压缩组织特征
        4.4.2 ?相区Ti Bw/Ti60复合材料压缩组织特征
        4.4.3 Ti Bw/Ti60复合材料亚结构变化过程
        4.4.4 Ti Bw对Ti Bw/Ti60复合材料压缩变形组织的影响
    4.5 本章小结
第5章 Ti Bw/Ti60复合材料热挤压过程中组织性能变化
    5.1 前言
    5.2 Ti Bw/Ti60复合材料热挤压工艺
    5.3 挤压态Ti Bw/Ti60复合材料微观组织分析
        5.3.1 增强体在挤压过程中的组织变化
        5.3.2 基体合金的组织变化
    5.4 挤压态Ti Bw/Ti60复合材料力学性能
        5.4.1 室温力学性能
        5.4.2 高温力学性能
    5.5 挤压态Ti Bw/Ti60复合材料断.分析
        5.5.1 室温拉伸断.分析
        5.5.2 高温拉伸断.分析
    5.6 挤压态Ti Bw/Ti60复合材料力学性能的影响因素
        5.6.1 Ti Bw载荷传递效应
        5.6.2 细晶强化效应
        5.6.3 基体织构影响
        5.6.4 变形强化效果
    5.7 本章小结
第6章 热处理对挤压态Ti Bw/Ti60复合材料 组织与性能影响
    6.1 前言
    6.2 热处理工艺的制定
    6.3 退火处理对Ti Bw/Ti60复合材料组织与性能的影响
        6.3.1 退火处理对复合材料复合材料显微组织的影响
        6.3.2 退火处理对复合材料室温力学性能的影响
    6.4 固溶时效对Ti Bw/Ti60复合材料组织与性能的影响
        6.4.1 固溶温度对复合材料组织的影响
        6.4.2 时效过程析出相的组织特点
        6.4.3 时效温度对复合材料组织的影响
        6.4.4 固溶时效处理对复合材料高温力学性能的影响
    6.5 时效处理对Ti Bw/Ti60复合材料组织与性能的影响
        6.5.1 时效处理对复合材料组织的影响
        6.5.2 直接时效处理对复合材料高温性能的影响
    6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti和Al反应的动力学分析[J]. 刘艳梅,武高辉,修子扬,陈国钦.  稀有金属材料与工程. 2015(03)
[2]TA7钛合金高温流变行为研究[J]. 东赟鹏,于秋颖,方爽,王淑云,王超渊,宋晓俊.  航空材料学报. 2015(01)
[3]新型无镍白色铜合金的热加工图及其热变形机制(英文)[J]. 刘娜,李周,李灵,刘斌,徐根应.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(11)
[4]High Temperature Properties of Discontinuously Reinforced Titanium Matrix Composites:A Review[J]. Lin Geng,Lujun Huang.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[5]Ti600合金的高温变形本构关系[J]. 贾宝华,宋卫东,汤慧萍,毛小南,宁建国.  稀有金属材料与工程. 2014(09)
[6]新一代600℃高温钛合金材料的合金设计及应用展望[J]. 蔡建明,曹春晓.  航空材料学报. 2014(04)
[7]高温钛合金的现状与前景[J]. 王清江,刘建荣,杨锐.  航空材料学报. 2014(04)
[8]我国钛工业与技术进展及展望[J]. 常辉,周廉,王向东.  航空材料学报. 2014(04)
[9]有限元在钛合金航空发动机叶片热加工中的应用(英文)[J]. 白倩,林建国.  航空材料学报. 2014(04)
[10]我国自主研发钛合金现状与进展[J]. 赵永庆,葛鹏.  航空材料学报. 2014(04)

博士论文
[1]增强体准连续网状分布钛基复合材料研究[D]. 黄陆军.哈尔滨工业大学 2010
[2](TiB+La2O3)增强高温钛基复合材料组织和性能研究[D]. 李九霄.上海交通大学 2013
[3]变形量对（TiB+La2O3）/Ti复合材料组织结构及力学性能影响的研究[D]. 郭相龙.上海交通大学 2013

硕士论文
[1]挤压态TiBw/TC4复合材料热处理组织与性能研究[D]. 王松.哈尔滨工业大学 2014
[2]TiBw/Ti6Al4V复合材料挤压变形与热处理研究[D]. 王博.哈尔滨工业大学 2011
[3]TiC颗粒增强高温钛合金基复合材料组织与性能研究[D]. 尹来胜.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3713666