TC4钛合金超声冲击表面纳米化及高温退火组织与性能研究
发布时间：2021-08-03 18:12
超声冲击技术（UIT）是表面机械强化方法之一。当换能器输出的超声频机械振动与材料表面直接接触时,材料表面会产生强烈的塑性变形。该处理方法既改变了材料表面的微观组织,又改变了材料表面的残余应力分布,对表面的强化有积极作用。本文借助超声冲击技术对TC4钛合金进行了表面机械强化,在合金表面制备出了纳米晶,并对冲击6道次的试样进行不同温度0.5h退火的处理。采用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及透射电镜（TEM）、激光共聚焦显微镜（CLSM）、差示扫描量热法（DSC）、残余应力分析仪、显微硬度仪、电化学工作站等方法表征了超声冲击及退火后试样表面的组织及性能变化,得到如下结论:（1）在超声冲击过程中,TC4合金表面发生了应力诱发β→α相变;随着冲击道次增加,β相逐渐消失,α相晶粒逐渐细化。当超声冲击6道次时,表面晶粒粒径约为60nm,晶粒细小均匀,取向随机分布;（2）随着超声冲击道次增加,材料表面的显微硬度及残余应力数值先急剧增大,然后趋于稳定。材料表面的腐蚀电位有升高趋势,腐蚀电流密度逐渐减小,腐蚀速率逐渐变缓,其耐腐蚀性有所改善;（3）强化层的再结晶开始转变温度...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 表面机械强化技术
1.2.1 喷丸强化
1.2.2 表面机械研磨
1.2.3 等通道转角挤压
1.2.4 激光冲击
1.2.5 超声冲击
1.3 超声冲击国内外研究现状
1.3.1 超声冲击对材料表面性能的影响
1.3.2 超声冲击在塑性变形机理方面的研究
1.3.3 超声冲击在有限元模拟方面的研究
1.4 钛合金的塑性变形及退火处理
1.4.1 钛合金的塑性变形
1.4.2 钛合金的退火
1.4.3 强化层热稳定性的研究
1.5 本课题研究内容及意义
2 实验材料及方法
2.1 实验材料
2.2 实验流程
2.3 实验方法
2.3.1 超声冲击实验
2.3.2 退火实验
2.3.3 表面粗糙度及显微硬度测试
2.3.4 X射线衍射实验
2.3.5 金相组织观察
2.3.6 扫描组织观察
2.3.7 透射组织观察
2.3.8 残余应力测试
2.3.9 电化学腐蚀实验
2.3.10 差示扫描量热实验
3 TC4钛合金超声冲击强化层的组织和性能
3.1 表面形貌及粗糙度分析
3.2 X射线衍射分析
3.3 金相组织分析
3.4 扫描组织分析
3.5 透射组织分析
3.6 显微硬度分析
3.7 残余应力分析
3.8 电化学腐蚀分析
3.9 超声冲击理论分析
3.10 本章小结
4 不同温度退火后强化层的组织和性能
4.1 差示扫描量热分析
4.2 X射线衍射分析
4.3 金相组织分析
4.4 透射组织分析
4.5 位错密度分析
4.6 显微硬度分析
4.7 残余应力分析
4.8 纳米晶稳定性的热力学分析
4.9 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 本课题需进一步研究的问题
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]花键冷滚打成形表层加工硬化研究[J]. 崔凤奎,凌远非,薛进学,李玉玺,李言,解克各. 兵工学报. 2017(02)
[2]稀土镁合金强韧性设计与开发[J]. 曾小勤,史枭颖. 航空材料学报. 2017(01)
[3]湿喷丸处理Ti-6Al-4V合金强化层的力学性能（英文）[J]. 李康,付雪松,陈国清,周文龙,李志强. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(11)
[4]材料力学参量对焊后超声冲击处理应力应变影响的有限元模拟[J]. 贾翠玲,陈芙蓉. 焊接学报. 2016(10)
[5]超声冲击对MB8镁合金对接接头疲劳性能的影响[J]. 于影霞,邓海鹏,何柏林,满华,江民华. 焊接学报. 2016(08)
[6]低温等离子渗镍对工业纯钛微观组织及抗蚀性能影响[J]. 许哲峰,于晓华,付天琳,王远. 材料热处理学报. 2016(06)
[7]核电锆管的表面改性技术[J]. 黄小波,宋俊凯,高玉魁. 表面技术. 2016(04)
[8]超声冲击工艺参数对装甲铝合金焊接应力影响的有限元分析[J]. 贾翠玲,陈芙蓉. 焊接学报. 2016(02)
[9]激光冲击强化钛合金熔覆修复试件疲劳性能研究[J]. 何卫锋,张金,杨卓君,杨竹芳,李玉琴,李靖. 中国激光. 2015(11)
[10]钛合金表层机械处理的纳米化组织、力学性能与机理研究进展[J]. 李慧敏,李淼泉,刘印刚,刘洪杰. 中国有色金属学报. 2015(03)
博士论文
[1]剧烈塑性滚压梯度超细晶结构的研究[D]. 李宁.华南理工大学 2015
硕士论文
[1]超声冲击及再结晶退火对304不锈钢表面组织性能影响及纳米化机理的研究[D]. 董超.西安理工大学 2017
[2]U75V钢轨钢闪光对焊接头微观组织及疲劳断裂机理研究[D]. 范艳军.吉林大学 2016
[3]热处理对表面强化金属材料组织性能的影响研究[D]. 朱珊珊.西安建筑科技大学 2016
[4]304不锈钢超声冲击后的回复行为研究[D]. 杨德哲.大连理工大学 2015
[5]TA15钛合金高温变形机制及热处理工艺研究[D]. 姚彭彭.合肥工业大学 2015
[6]超声冲击16MnR表面纳米化过程的数值模拟[D]. 王斌.华东交通大学 2013
[7]轨道钢表面超声冲击强化的研究[D]. 尚刚.沈阳理工大学 2013
[8]TC4钛合金喷丸强化组织与性能研究[D]. 田唐永.大连理工大学 2012
[9]超声冲击强化AISI304奥氏体不锈钢实验研究[D]. 刘超.大连理工大学 2012
[10]超声冲击工艺对铝合金焊接残余应力影响及其有限元分析[D]. 方锴.江苏科技大学 2012
本文编号：3320092
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 表面机械强化技术
1.2.1 喷丸强化
1.2.2 表面机械研磨
1.2.3 等通道转角挤压
1.2.4 激光冲击
1.2.5 超声冲击
1.3 超声冲击国内外研究现状
1.3.1 超声冲击对材料表面性能的影响
1.3.2 超声冲击在塑性变形机理方面的研究
1.3.3 超声冲击在有限元模拟方面的研究
1.4 钛合金的塑性变形及退火处理
1.4.1 钛合金的塑性变形
1.4.2 钛合金的退火
1.4.3 强化层热稳定性的研究
1.5 本课题研究内容及意义
2 实验材料及方法
2.1 实验材料
2.2 实验流程
2.3 实验方法
2.3.1 超声冲击实验
2.3.2 退火实验
2.3.3 表面粗糙度及显微硬度测试
2.3.4 X射线衍射实验
2.3.5 金相组织观察
2.3.6 扫描组织观察
2.3.7 透射组织观察
2.3.8 残余应力测试
2.3.9 电化学腐蚀实验
2.3.10 差示扫描量热实验
3 TC4钛合金超声冲击强化层的组织和性能
3.1 表面形貌及粗糙度分析
3.2 X射线衍射分析
3.3 金相组织分析
3.4 扫描组织分析
3.5 透射组织分析
3.6 显微硬度分析
3.7 残余应力分析
3.8 电化学腐蚀分析
3.9 超声冲击理论分析
3.10 本章小结
4 不同温度退火后强化层的组织和性能
4.1 差示扫描量热分析
4.2 X射线衍射分析
4.3 金相组织分析
4.4 透射组织分析
4.5 位错密度分析
4.6 显微硬度分析
4.7 残余应力分析
4.8 纳米晶稳定性的热力学分析
4.9 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 本课题需进一步研究的问题
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]花键冷滚打成形表层加工硬化研究[J]. 崔凤奎,凌远非,薛进学,李玉玺,李言,解克各. 兵工学报. 2017(02)
[2]稀土镁合金强韧性设计与开发[J]. 曾小勤,史枭颖. 航空材料学报. 2017(01)
[3]湿喷丸处理Ti-6Al-4V合金强化层的力学性能（英文）[J]. 李康,付雪松,陈国清,周文龙,李志强. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(11)
[4]材料力学参量对焊后超声冲击处理应力应变影响的有限元模拟[J]. 贾翠玲,陈芙蓉. 焊接学报. 2016(10)
[5]超声冲击对MB8镁合金对接接头疲劳性能的影响[J]. 于影霞,邓海鹏,何柏林,满华,江民华. 焊接学报. 2016(08)
[6]低温等离子渗镍对工业纯钛微观组织及抗蚀性能影响[J]. 许哲峰,于晓华,付天琳,王远. 材料热处理学报. 2016(06)
[7]核电锆管的表面改性技术[J]. 黄小波,宋俊凯,高玉魁. 表面技术. 2016(04)
[8]超声冲击工艺参数对装甲铝合金焊接应力影响的有限元分析[J]. 贾翠玲,陈芙蓉. 焊接学报. 2016(02)
[9]激光冲击强化钛合金熔覆修复试件疲劳性能研究[J]. 何卫锋,张金,杨卓君,杨竹芳,李玉琴,李靖. 中国激光. 2015(11)
[10]钛合金表层机械处理的纳米化组织、力学性能与机理研究进展[J]. 李慧敏,李淼泉,刘印刚,刘洪杰. 中国有色金属学报. 2015(03)
博士论文
[1]剧烈塑性滚压梯度超细晶结构的研究[D]. 李宁.华南理工大学 2015
硕士论文
[1]超声冲击及再结晶退火对304不锈钢表面组织性能影响及纳米化机理的研究[D]. 董超.西安理工大学 2017
[2]U75V钢轨钢闪光对焊接头微观组织及疲劳断裂机理研究[D]. 范艳军.吉林大学 2016
[3]热处理对表面强化金属材料组织性能的影响研究[D]. 朱珊珊.西安建筑科技大学 2016
[4]304不锈钢超声冲击后的回复行为研究[D]. 杨德哲.大连理工大学 2015
[5]TA15钛合金高温变形机制及热处理工艺研究[D]. 姚彭彭.合肥工业大学 2015
[6]超声冲击16MnR表面纳米化过程的数值模拟[D]. 王斌.华东交通大学 2013
[7]轨道钢表面超声冲击强化的研究[D]. 尚刚.沈阳理工大学 2013
[8]TC4钛合金喷丸强化组织与性能研究[D]. 田唐永.大连理工大学 2012
[9]超声冲击强化AISI304奥氏体不锈钢实验研究[D]. 刘超.大连理工大学 2012
[10]超声冲击工艺对铝合金焊接残余应力影响及其有限元分析[D]. 方锴.江苏科技大学 2012
本文编号：3320092
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3320092.html
