生物医用Ti-25Nb-25Ta合金变形显微结构演变的电子显微研究

发布时间：2017-03-25 18:00

  本文关键词：生物医用Ti-25Nb-25Ta合金变形显微结构演变的电子显微研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文综合利用多种结构与性能表征技术(包括光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)),研究了亚稳β型Ti-25Nb-25Ta合金在室温拉伸变形过程中{332}113孪晶变形结构的演变过程及交叉现象,同时对拉伸变形末期合金的变形结构进行了细致分析,目的在于揭示在变形过程中{332}113孪晶的生长增殖特点和演变趋势,以及确定塑性变形末期合金的变形结构特征,为实现有针对性的调控合金材料的微观结构、改善材料的宏观性能、加强合金微观结构与宏观性能的联系以及开发高性能的生物医用合金提供有价值的参考信息。首先,为了研究塑性变形时{332}113孪晶的演变趋势,对Ti-25Nb-25Ta合金进行了室温拉伸变形。结果表明:Ti-25Nb-25Ta合金在拉伸变形过程中,随着变形量的增大,孪晶宽度不断增加,孪晶形态由变形初期的平直细条带状逐渐变为宽窄不一的条带状,至变形末期部分孪晶呈破碎状,孪晶界严重扭曲变形。同时,{332}113孪晶与基体的晶体学取向差逐渐改变,波动范围逐渐增大,由初期的50.5°增大到末期46°~56°之间。同一个{332}113孪晶两侧界面与基体的晶体学取向差之间的差值也由初期的0°增大到末期的6°左右。其次,发现在拉伸变形量为20%时,晶粒内部会产生多种{332}113孪晶变体,不同孪晶变体之间形成网状的孪晶条带状结构。对两种{332}113孪晶变体的交叉现象进行EBSD分析表明:不同{332}113孪晶变体的交叉作用会导致交叉区域出现较大的局部晶格畸变,且交叉界面处晶格畸变程度最为严重。交叉作用在一定程度上改变了交叉区域相对于不同孪晶变体和基体的取向。最后,为了揭示拉伸变形末期Ti-25Nb-25Ta合金的变形结构特征,运用TEM对合金样品进行了细致观察。结果表明:合金内部存在着多种组态的孪晶-ω相伴生结构,包括Z字形孪晶-ω相-孪晶组态、孪晶-多个ω相-多个孪晶组态。并基于位错分解理论,讨论了伴生结构形成的原因。同时观察到拉伸变形末期已形成的{332}113孪晶内部能进一步发生变形,形成应力诱发ω相和二次{112}111孪晶,进一步的分割细化晶粒。
【关键词】：Ti-Nb-Ta合金 拉伸变形 孪晶 应力诱发相变 电子显微表征
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23;R318.08
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 选题的背景与意义9
• 1.2 生物医用钛合金的发展过程及现状9-11
• 1.3 新型医用 β 型钛合金11-16
• 1.3.1 钛结构简介11-12
• 1.3.2 钛合金中的主要相变12-14
• 1.3.3 亚稳 β 型钛合金的变形特点与机制14-16
• 1.4 钛合金变形机制的影响因素16
• 1.5 论文的研究内容及意义16-17
• 第2章 实验方法及原理17-25
• 2.1 钛合金样品的制备17
• 2.2 合金样品的分析测试方法17-20
• 2.2.1 合金成分分析17-18
• 2.2.2 XRD物相分析18
• 2.2.3 机械性能测试18
• 2.2.4 显微硬度分析18
• 2.2.5 电子背散射衍射（EBSD）分析18-20
• 2.2.6 光学显微镜观察20
• 2.2.7 透射电子显微镜(TEM)分析20
• 2.3 透射电子显微镜基本原理及样品制备20-25
• 2.3.1 透射电子显微镜的构造和原理20-22
• 2.3.2 透射电子显微镜的实验技术22-23
• 2.3.3 透射电子显微镜样品的制备23-25
• 第3章 Ti-25Nb-25Ta合金拉伸变形过程中{332}<113>孪晶的EBSD研究25-41
• 3.1 引言25-26
• 3.2 实验方法26
• 3.3 Ti-25Ta-25Nb合金的室温拉伸实验26-28
• 3.4 拉伸变形时{332}<113>孪晶变形结构的EBSD分析28-40
• 3.4.1 X射线衍射分析28
• 3.4.2 合金微观结构分析28-30
• 3.4.3 {332}<113>孪晶演变趋势的EBSD分析30-38
• 3.4.5 {332}<113>孪晶交叉现象的EBSD分析38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 Ti-25Nb-25Ta合金变形末期微观结构的TEM研究41-53
• 4.1 引言41-42
• 4.2 实验方法42
• 4.3 Ti-25Nb-25Ta合金拉伸变形末期微观结构分析42-50
• 4.4 本章小结50-53
• 结论53-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文59-61
• 致谢61

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5 王s，

本文编号：267537