搅拌摩擦加工钛合金组织转变机制与力学性能研究
发布时间：2021-05-17 07:44
钛合金凭借优异的比强度,耐腐蚀性以及良好的生物相容性等优点,在航空航天,化工,生物医学等领域所使用比例越来越大。目前关于钛合金搅拌摩擦加工的研究主要集中在高温超塑性,而有关其室温下的力学性能鲜有报道。为此,本文针对搅拌摩擦加工的TA2纯钛和TC4双相钛合金组织及力学性能开展系统研究,对加工区组织转变机制进行了深入探讨。研究表明:连续再结晶是纯钛在搅拌摩擦加工过程中晶粒细化的主要机制。由于加工区存在温度梯度,加工区上层组织再结晶程度高于下层组织,造成上层晶粒尺寸小于下层。通过对加工区分层进行晶粒取向分析发现加工区上层主要为P1织构,下层主要是P1织构和B织构,这表明加工区上层与下层晶粒在加工过程中变形模式不同,加工区上层受轴肩作用较大,主要发生柱面滑移,加工区下层受搅拌针作用较大,主要发生柱面和基面滑移。通过对BM→TMAZ→PZ三个位置进行晶粒取向分析发现,三个位置织构变化趋势为P1织构从无到有逐渐变强,并且在PZ区开始出现了B织构。这表明变形初始阶段α晶粒主要通过柱面滑移来协调变形;随变形程度增大,柱面滑移和基面滑移共...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 钛及钛合金简介
1.3 常见的细晶块体材料制备方法
1.3.1 等通道挤压(ECAP)工艺
1.3.2 高压扭转(HPT)工艺
1.3.3 累积叠轧(ARB)工艺
1.4 钛及钛合金搅拌摩擦加工
1.4.1 搅拌摩擦加工技术原理及优点
1.4.2 钛及钛合金搅拌摩擦加工研究进展
1.5 本论文主要研究内容
第2章 试验方案及分析方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 试验参数
2.4 组织分析及性能测试
2.4.1 光学显微镜(OM)分析
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.4.3 背散射电子衍射(EBSD)分析
2.4.4 透射电子衍射(TEM)分析
2.4.5 XRD衍射分析
2.4.6 示差扫描量热(DSC)分析
2.4.7 显微硬度分析
2.4.8 室温拉伸性能分析
第3章 纯钛FSP的组织转变机制与力学性能
3.1 加工区显微组织及织构演变
3.1.1 加工区显微组织表征
3.1.2 组织转变过渡区织构演变
3.2 加工区力学性能分析
3.2.1 显微硬度分布
3.2.2 室温拉伸性能
3.2.3 断口形貌
3.3 本章小结
第4章 TC4 钛合金FSP过程中组织转变机制
4.1 加工参数对FSP过程中组织转变机制的影响
4.1.1 不同加工参数的热输入
4.1.2 150 -20参数加工区等轴晶粒内部组织
4.1.3 150 -20参数加工区带状组织成因
4.1.4 150 -20参数加工区晶粒细化机制
4.1.5 200 -20参数加工区微观组织
4.2 初始组织对FSP过程中组织转变机制的影响
4.2.1 两种初始组织加工区微观组织
4.2.2 等轴初始组织加工区下层组织演变机制
4.2.3 等轴初始组织加工区下层织构演变机制
4.2.4 等轴初始组织加工区透射观察
4.3 本章小结
第5章 TC4 钛合金FSP区的力学性能
5.1 加工参数对加工区组织力学性能的影响
5.1.1 不同参数加工区硬度分布
5.1.2 不同参数加工区室温拉伸曲线
5.1.3 断口形貌
5.2 初始组织对加工区组织力学性能的影响
5.2.1 不同初始组织加工区硬度分布
5.2.2 不同初始组织加工区室温拉伸曲线
5.2.3 断口形貌
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-6Al-4V合金水下搅拌摩擦焊接头的低温与高应变速率超塑性（英文）[J]. 吴利辉,张昊,曾祥浩,薛鹏,肖伯律,马宗义. Science China Materials. 2018(03)
[2]累积叠轧TC4钛合金的组织演化与力学性能[J]. 刘国怀,李天瑞,徐莽,付天亮,李勇,王昭东,王国栋. 金属学报. 2017(09)
[3]高压扭转变形对Ti45Nb合金圆盘不同方向上力学性能的影响研究[J]. 蔡建华. 钛工业进展. 2017(04)
[4]搅拌摩擦加工细晶TA2纯钛及其热稳定性研究[J]. 胥桥梁,马燕苹,陈琛辉,刘成龙. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(05)
[5]TA2工业纯钛表面搅拌摩擦加工组织及性能[J]. 马宏刚,王快社. 中国钛业. 2012(02)
[6]AZ91镁合金搅拌摩擦加工后的组织与性能[J]. 吕勤云,沙桂英,王洪顺. 航空材料学报. 2008(04)
[7]搅拌摩擦加工对铸态7075铝合金显微组织的影响[J]. 刘峰超,马宗义. 金属学报. 2008(03)
[8]搅拌摩擦焊接及其加工研究现状与展望[J]. 任淑荣,马宗义,陈礼清. 材料导报. 2007(01)
博士论文
[1]双相钛合金高温流变行为及动态组织演变机制研究[D]. 荆磊.燕山大学 2017
本文编号：3191385
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 钛及钛合金简介
1.3 常见的细晶块体材料制备方法
1.3.1 等通道挤压(ECAP)工艺
1.3.2 高压扭转(HPT)工艺
1.3.3 累积叠轧(ARB)工艺
1.4 钛及钛合金搅拌摩擦加工
1.4.1 搅拌摩擦加工技术原理及优点
1.4.2 钛及钛合金搅拌摩擦加工研究进展
1.5 本论文主要研究内容
第2章 试验方案及分析方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 试验参数
2.4 组织分析及性能测试
2.4.1 光学显微镜(OM)分析
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
2.4.3 背散射电子衍射(EBSD)分析
2.4.4 透射电子衍射(TEM)分析
2.4.5 XRD衍射分析
2.4.6 示差扫描量热(DSC)分析
2.4.7 显微硬度分析
2.4.8 室温拉伸性能分析
第3章 纯钛FSP的组织转变机制与力学性能
3.1 加工区显微组织及织构演变
3.1.1 加工区显微组织表征
3.1.2 组织转变过渡区织构演变
3.2 加工区力学性能分析
3.2.1 显微硬度分布
3.2.2 室温拉伸性能
3.2.3 断口形貌
3.3 本章小结
第4章 TC4 钛合金FSP过程中组织转变机制
4.1 加工参数对FSP过程中组织转变机制的影响
4.1.1 不同加工参数的热输入
4.1.2 150 -20参数加工区等轴晶粒内部组织
4.1.3 150 -20参数加工区带状组织成因
4.1.4 150 -20参数加工区晶粒细化机制
4.1.5 200 -20参数加工区微观组织
4.2 初始组织对FSP过程中组织转变机制的影响
4.2.1 两种初始组织加工区微观组织
4.2.2 等轴初始组织加工区下层组织演变机制
4.2.3 等轴初始组织加工区下层织构演变机制
4.2.4 等轴初始组织加工区透射观察
4.3 本章小结
第5章 TC4 钛合金FSP区的力学性能
5.1 加工参数对加工区组织力学性能的影响
5.1.1 不同参数加工区硬度分布
5.1.2 不同参数加工区室温拉伸曲线
5.1.3 断口形貌
5.2 初始组织对加工区组织力学性能的影响
5.2.1 不同初始组织加工区硬度分布
5.2.2 不同初始组织加工区室温拉伸曲线
5.2.3 断口形貌
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-6Al-4V合金水下搅拌摩擦焊接头的低温与高应变速率超塑性（英文）[J]. 吴利辉,张昊,曾祥浩,薛鹏,肖伯律,马宗义. Science China Materials. 2018(03)
[2]累积叠轧TC4钛合金的组织演化与力学性能[J]. 刘国怀,李天瑞,徐莽,付天亮,李勇,王昭东,王国栋. 金属学报. 2017(09)
[3]高压扭转变形对Ti45Nb合金圆盘不同方向上力学性能的影响研究[J]. 蔡建华. 钛工业进展. 2017(04)
[4]搅拌摩擦加工细晶TA2纯钛及其热稳定性研究[J]. 胥桥梁,马燕苹,陈琛辉,刘成龙. 重庆理工大学学报(自然科学). 2017(05)
[5]TA2工业纯钛表面搅拌摩擦加工组织及性能[J]. 马宏刚,王快社. 中国钛业. 2012(02)
[6]AZ91镁合金搅拌摩擦加工后的组织与性能[J]. 吕勤云,沙桂英,王洪顺. 航空材料学报. 2008(04)
[7]搅拌摩擦加工对铸态7075铝合金显微组织的影响[J]. 刘峰超,马宗义. 金属学报. 2008(03)
[8]搅拌摩擦焊接及其加工研究现状与展望[J]. 任淑荣,马宗义,陈礼清. 材料导报. 2007(01)
博士论文
[1]双相钛合金高温流变行为及动态组织演变机制研究[D]. 荆磊.燕山大学 2017
本文编号：3191385
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3191385.html
