Ti-22Al-25Nb合金板材塑性变形机制研究
发布时间：2023-03-19 05:57
Ti2AlNb基合金因其低密度、高比强度、高比刚度、抗氧化、耐腐蚀以及优异的高温力学性能等特点被广泛关注,有望替代现有高密度镍基合金作为航空航天发动机用高温结构材料。Ti-22Al-25Nb合金是新一代Ti2AlNb基合金中最优的成分比,拥有最佳的综合性能和广泛的应用前景。但因其成形性能差和加工过程组织性能控制困难等问题严重制约着合金的应用。Ti-22Al-25Nb合金由正交结构的O、密排六方结构的α2和体心立方结构的B2三相构成,由于合金相含量、形态和尺寸变化多样,使得相变过程复杂,且目前对其相变尚无系统研究,导致对合金组织性能和塑性变形行为研究不够透辟。三相组织的合金具有最佳服役性能,但三相区相变过程表征困难,研究匮乏,迫切需要对合金相变过程,特别是三相区相变进行系统深入研究。对Ti-22Al-25Nb合金O、α2和B2三相变形机制及其交互作用机制的研究,能从本质机理层面揭示合金塑性变形行为,为热加工工艺参数的制定和组织性能控制提供理论指导。基于此本文系统研究了Ti-22Al-25Nb合金相变过...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 Ti2AlNb基合金及相结构
1.2.1 Ti2AlNb基合金概述
1.2.2 Ti2AlNb基合金三相结构
1.2.3 Ti2AlNb基合金相转变过程
1.3 Ti2AlNb基合金的塑性加工研究
1.3.1 Ti2AlNb基合金的锻造及轧制
1.3.2 Ti2AlNb基合金超塑性成形
1.3.3 Ti2AlNb基合金热氢工艺
1.3.4 Ti-22Al-25Nb合金热加工图
1.3.5 表面组织形态改变与表面性能
1.4 Ti-22Al-25Nb合金组织与力学性能的关系
1.5 Ti2AlNb基合金塑性变形及断裂机理研究
1.5.1 Ti2AlNb基合金断裂机制
1.5.2 Ti2AlNb基合金塑性变形机制
1.6 课题研究的意义及主要研究内容
第2章 实验材料与研究方法
2.1 实验材料
2.2 热处理工艺
2.3 拉伸实验
2.4 纳米压痕标记及硬度测定
2.5 X射线衍射分析(XRD)
2.6 显微组织分析
2.6.1 光学组织分析
2.6.2 扫描电子显微组织分析
2.6.3 EBSD显微组织分析
2.6.4 透射电子显微组织分析
第3章 Ti-22Al-25Nb合金B2、O和 α2相转变机制
3.1 引言
3.2 700 ℃退火组织
3.3 升温相变研究
3.3.1 晶粒细化及析出相分布规律
3.3.2 析出相形态演变规律
3.4 升温相变机制
3.4.1 升温相变机制图
3.4.2 O相球化及O→α2相变机制
3.5 降温相变过程
3.5.1 930 ℃及960℃随炉冷却
3.5.2 1020 ℃随炉冷却
3.5.3 1200 ℃随炉冷却
3.6 本章小结
第4章 Ti-22Al-25Nb合金室温塑性变形机制
4.1 引言
4.2 拉伸试样及准原位拉伸过程
4.2.1 拉伸试样
4.2.2 准原位拉伸过程
4.3 原始组织分析
4.4 室温拉伸应力应变曲线
4.5 准原位拉伸变形行为
4.5.1 B2+α2组织合金变形行为
4.5.2 B2 织构+α2组织合金变形行为
4.5.3 B2+O+α2组织合金变形行为
4.6 B2、O和 α2三相变形机制
4.6.1 滑移系分析模型
4.6.2 B2 相滑移行为
4.6.3 B2 相滑移不均匀性
4.6.4 α2相强化及变形行为
4.6.5 O相变形行为
4.7 B2与O相交互作用机制
4.8 本章小结
第5章 温度和组织对Ti-22Al-25Nb合金变形及断裂机制的影响
5.1 引言
5.2 温度和组织双重作用下合金的塑性变形行为
5.2.1 工程应力应变曲线
5.2.2 微观组织的演变规律
5.2.3 B2 相动态再结晶过程
5.3 组织对合金塑性变形行为的影响
5.3.1 原始组织分析
5.3.2 组织稳定性分析
5.3.3 不同组织合金的应力应变曲线
5.4 温度对4种组织形态合金变形和断裂机制的影响
5.4.1 B2 单相合金
5.4.2 B2+α2双相合金
5.4.3 B2+条状/球化O+颗粒α2三相合金
5.4.4 B2+条状/针状O+条状α2三相合金
5.4.5 温度和组织对合金变形及断裂机制的影响
5.5 本章小结
第6章 Ti-22Al-25Nb合金表面α2相富集机制
6.1 引言
6.2 表面富α2相层演变规律
6.3 表面富α2相层形成机制
6.4 高温拉伸表面撕裂现象
6.5 高温拉伸表面撕裂机制
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3764701
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 Ti2AlNb基合金及相结构
1.2.1 Ti2AlNb基合金概述
1.2.2 Ti2AlNb基合金三相结构
1.2.3 Ti2AlNb基合金相转变过程
1.3 Ti2AlNb基合金的塑性加工研究
1.3.1 Ti2AlNb基合金的锻造及轧制
1.3.2 Ti2AlNb基合金超塑性成形
1.3.3 Ti2AlNb基合金热氢工艺
1.3.4 Ti-22Al-25Nb合金热加工图
1.3.5 表面组织形态改变与表面性能
1.4 Ti-22Al-25Nb合金组织与力学性能的关系
1.5 Ti2AlNb基合金塑性变形及断裂机理研究
1.5.1 Ti2AlNb基合金断裂机制
1.5.2 Ti2AlNb基合金塑性变形机制
1.6 课题研究的意义及主要研究内容
第2章 实验材料与研究方法
2.1 实验材料
2.2 热处理工艺
2.3 拉伸实验
2.4 纳米压痕标记及硬度测定
2.5 X射线衍射分析(XRD)
2.6 显微组织分析
2.6.1 光学组织分析
2.6.2 扫描电子显微组织分析
2.6.3 EBSD显微组织分析
2.6.4 透射电子显微组织分析
第3章 Ti-22Al-25Nb合金B2、O和 α2相转变机制
3.1 引言
3.2 700 ℃退火组织
3.3 升温相变研究
3.3.1 晶粒细化及析出相分布规律
3.3.2 析出相形态演变规律
3.4 升温相变机制
3.4.1 升温相变机制图
3.4.2 O相球化及O→α2相变机制
3.5 降温相变过程
3.5.1 930 ℃及960℃随炉冷却
3.5.2 1020 ℃随炉冷却
3.5.3 1200 ℃随炉冷却
3.6 本章小结
第4章 Ti-22Al-25Nb合金室温塑性变形机制
4.1 引言
4.2 拉伸试样及准原位拉伸过程
4.2.1 拉伸试样
4.2.2 准原位拉伸过程
4.3 原始组织分析
4.4 室温拉伸应力应变曲线
4.5 准原位拉伸变形行为
4.5.1 B2+α2组织合金变形行为
4.5.2 B2 织构+α2组织合金变形行为
4.5.3 B2+O+α2组织合金变形行为
4.6 B2、O和 α2三相变形机制
4.6.1 滑移系分析模型
4.6.2 B2 相滑移行为
4.6.3 B2 相滑移不均匀性
4.6.4 α2相强化及变形行为
4.6.5 O相变形行为
4.7 B2与O相交互作用机制
4.8 本章小结
第5章 温度和组织对Ti-22Al-25Nb合金变形及断裂机制的影响
5.1 引言
5.2 温度和组织双重作用下合金的塑性变形行为
5.2.1 工程应力应变曲线
5.2.2 微观组织的演变规律
5.2.3 B2 相动态再结晶过程
5.3 组织对合金塑性变形行为的影响
5.3.1 原始组织分析
5.3.2 组织稳定性分析
5.3.3 不同组织合金的应力应变曲线
5.4 温度对4种组织形态合金变形和断裂机制的影响
5.4.1 B2 单相合金
5.4.2 B2+α2双相合金
5.4.3 B2+条状/球化O+颗粒α2三相合金
5.4.4 B2+条状/针状O+条状α2三相合金
5.4.5 温度和组织对合金变形及断裂机制的影响
5.5 本章小结
第6章 Ti-22Al-25Nb合金表面α2相富集机制
6.1 引言
6.2 表面富α2相层演变规律
6.3 表面富α2相层形成机制
6.4 高温拉伸表面撕裂现象
6.5 高温拉伸表面撕裂机制
6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3764701
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