网状增强TiBw/TA15钛基复合材料高温变形与断裂行为研究

发布时间：2023-04-09 17:51

　　随着科学技术的快速发展,需要具有更高强度,更高使用温度的材料来满足工业的需求,因此,作为复合材料大家庭成员之一的金属基复合材料得到了研究人员的重视。其中非连续增强钛基复合材料(TMCs)具有比刚度高、比强度高、成本低等优点而得到了广泛研究。近年来,为了进一步提高TMCs的力学性能和使用温度,基于复合材料中增强相的空间分布理论,开发了一种具有增强相三维准连续网状分布的原位自生TiB晶须增强TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)的复合材料新结构。本论文针对这种网状结构的TiBw/TA15复合材料的高温变形和断裂行为研究该材料的高温力学性能,这对于该材料的进一步改进以及应用具有重要意义。本文采用原位扫描电镜(SEM)对700℃条件下反应热压法制备的具有准连续网状结构的3vol%TiBw/TA15变形行为进行了研究。采用了扫描电镜观察材料室温断裂后断口边缘的微观组织和断口形貌并以此推断复合材料在室温下的变形行为。通过数字图像相关方法(Digital image correlation,DIC)计算应变图,并与数值模拟结果进行对比,探讨了网状结构在变形过程中的作用。获得以下主要研究成果:...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 原位自生钛基复合材料研究现状
        1.2.1 原位自生钛基复合材料制备方法
        1.2.2 非均匀钛基复合材料构型设计
        1.2.3 网状结构设计
        1.2.4 TiBw/TA15 复合材料研究现状
    1.3 扫描电镜原位拉伸技术
    1.4 数字图像相关方法基本原理及应用
    1.5 本文主要研究内容
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验用复合材料设计与制备
        2.1.1 材料设计原理
        2.1.2 复合材料制备工艺
    2.2 高温原位拉伸测试
    2.3 全场应变测量
    2.4 材料微结构表征
第三章 准连续网状增强TiBw/TA15 复合材料在室温及高温下变形行为研究
    3.1 引言
    3.2 网状结构TiBw/TA15 的组织结构表征
    3.3 网状结构TiBw/TA15 高温力学行为研究
        3.3.1 700 ℃网状结构TiBw/TA15 基体变形分析
        3.3.3 700 ℃网状结构TiBw/TA15 裂纹扩展分析
        3.3.4 700 ℃网状结构TiBw/TA15 断口及组织分析
    3.4 网状结构TiBw/TA15 室温断裂行为研究
        3.4.1 室温下网状结构TiBw/TA15 复合材料裂纹扩展分析
        3.4.2 室温下网状结构TiBw/TA15 复合材料断口形貌分析
    3.5 网状结构TiBw/TA15 变形断裂机理分析
    3.6 本章小结
第四章 网状钛基复合材料在室温及高温变形过程中的应变分布与有限元模拟
    4.1 引言
    4.2 网状结构TiBw/TA15 室温及高温应变分布研究
        4.2.1 700 ℃下网状结构TiBw/TA15 应变分布研究
        4.2.2 室温下网状结构TiBw/TA15 应变分布研究
    4.3 网状结构钛基复合材料应变分布有限元模拟
        4.3.1 有限元模型及参数
        4.3.2 不同网状结构模型对复合材料力学性能以及应力应变分布的影响
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他科研成果



本文编号：3787468