激光沉积TC4/TC11梯度复合材料疲劳性能研究

发布时间：2023-04-05 03:35

　　本文采用激光沉积制造技术制备TC4/TC11钛合金复合材料,通过OM对它们的显微组织进行了观察及分析,并对各个梯度层的显微硬度和摩擦磨损等性能进行了测试,重点对两种过渡方式的复合材料及其各个梯度层的疲劳寿命进行了高周疲劳寿命试验及分析。研究结果表明,随着TC11含量的增加可以不断提高材料的硬度和耐磨性能。直接过渡的TC4/TC11复合材料有明显的过渡界面,而具有3层过渡层的TC4/TC11梯度复合材料从TC4均匀地过渡到TC11,过渡界面不明显。100%TC4、75%TC4、50%TC4、25%TC4的显微硬度分别为494HV_0.2、508HV_0.2、524HV_0.2、542HV_0.2,磨损失重分别为6.2mg、4.2mg、2.9mg、2.7mg,摩擦系数分别为0.6、0.54、0.49、0.42左右。梯度层的存在有助于提高TC4/TC11钛合金复合材料的疲劳性能。直接过渡TC4/TC11复合材料在550MPa和800MPa下的中值疲劳寿命分别为2.01?10⁶、0.99?10...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 钛合金简介
        1.1.1 钛及钛合金
        1.1.2 钛合金的分类
        1.1.3 TC4和TC11 钛合金
    1.2 梯度材料简介
        1.2.1 梯度材料特点
        1.2.2 梯度材料的应用及发展前景
    1.3 梯度材料制备方法
        1.3.1 激光沉积制造技术原理
        1.3.2 激光沉积制造技术特点
        1.3.3 激光沉积制备钛合金梯度结构
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 国外现状
        1.4.2 国内现状
    1.5 课题研究的内容及意义
        1.5.1 课题研究的内容
        1.5.2 课题研究的意义
    1.6 本章小结
第2章 实验条件与方法
    2.1 研究方案
    2.2 实验材料及设备
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 过渡方式和梯度成分
        2.2.3 激光沉积制造设备
        2.2.4 激光沉积工艺参数
    2.3 梯度材料的金相试样制备与性能分析
        2.3.1 金相试样制备
        2.3.2 硬度测试
        2.3.3 耐磨性能测试
        2.3.4 疲劳性能测试
        2.3.5 疲劳断口分析
    2.4 本章小结
第3章 组织与性能分析
    3.1 宏观组织
    3.2 沉积态显微组织分析
        3.2.1 直接过渡沉积态显微组织
        3.2.2 各梯度层的沉积态显微组织
        3.2.3 退火态显微组织
    3.3 硬度分析
    3.4 梯度材料的磨损性能
        3.4.1 摩擦系数分析
        3.4.2 梯度磨损形貌分析
    3.5 本章小结
第4章 疲劳寿命分析
    4.1 钛合金疲劳断裂失效理论分析
        4.1.1 钛合金的变形方式与特征
        4.1.2 钛合金的疲劳断裂失效
        4.1.3 钛合金高周疲劳现象及其特点
        4.1.4 钛合金高周疲劳断口特点
    4.2 不同过渡方式的疲劳寿命
        4.2.1 直接过渡的TC4/TC11 复合材料
        4.2.2 具有三层过渡层的TC4/TC11 梯度材料
        4.2.3 疲劳寿命统计分析
    4.3 过渡区各个梯度层的疲劳寿命
    4.4 本章小结
第5章 疲劳断口分析
    5.1 疲劳断口宏观形貌
    5.2 疲劳断口微观形貌
        5.2.1 疲劳源区微观形貌
        5.2.2 裂纹扩展区微观形貌
        5.2.3 瞬断区微观形貌
    5.3 疲劳断口纵切面微观形貌
        5.3.1 直接过渡TC4/TC11 复合材料断口纵切面
        5.3.2 具有三层过渡层的TC4/TC11 梯度材料断口纵切面
        5.3.3 瞬断区纵切面
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文



本文编号：3782646