新型ZrTiAlV合金的组织与疲劳行为研究

发布时间：2023-03-19 20:51

　　近年来我国在航空航天、高速列车等领域取得了长足的进步,同时对材料也提出了更高的要求,ZrTiAlV合金因其具有钛合金和锆合金两者的优异性能,在航空航天领域具有良好的发展空间。工程材料在实际使用过程中不可避免的会受到交变载荷的影响,导致疲劳失效。因此开展材料的疲劳行为及疲劳断裂机理研究,具有重要意义。本文以自主研发的新型ZrTiAlV合金为对象,用MTS疲劳试验机分别对锻造态和退火态的ZrTiAlV合金,在室温下进行了高周疲劳性能的研究。根据差示扫描量热分析(DSC)测定的合金相变温度,制定了退火工艺。用万能材料试验机测试了退火状态ZrTiAlV合金的力学性能,测试结果表明在700℃退火,保温2h的合金具有最佳的综合力学性能。对锻造态和退火态ZrTiAlV合金的高周疲劳S-N曲线分析发现,两种状态的锆合金,在循环周次达到10⁷时均没有发生疲劳断裂。其中锻造态锆合金的疲劳极限为720 MPa,疲劳强度比为0.65,退火态锆合金的疲劳极限为790 MPa,疲劳强度比为0.71。在825 MPa的应力水平下,两种状态锆合金的疲劳寿命相等。当应力水平大于825 MPa时,锻...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 材料疲劳研究的发展历史
    1.3 材料疲劳行为
        1.3.1 材料疲劳定义
        1.3.2 金属疲劳的影响因素
        1.3.3 提高材料疲劳性能的途径
    1.4 材料疲劳的试验方法及材料的疲劳极限
        1.4.1 材料疲劳的试验方法
        1.4.2 材料疲劳极限
    1.5 ZrTiAlV合金的组织及疲劳研究现状
        1.5.1 ZrTiAlV合金的组织结构
        1.5.2 ZrTiAlV合金疲劳研究现状
    1.6 本论文的主要研究内容
第2章 材料制备与研究方法
    2.1 ZrTiAlV合金的制备方法
    2.2 合金热处理方法
    2.3 力学性能测试
        2.3.1 单轴拉伸性能测试
        2.3.2 高周疲劳性能测试
    2.4 合金表征和测试的方法
        2.4.1 XRD物相分析
        2.4.2 差示扫描量热法
        2.4.3 金相组织观察
        2.4.4 SEM组织观察和EDS分析
        2.4.5 TEM组织观察
        2.4.6 硬度测试
第3章 锻造态ZrTiAlV合金的疲劳性能
    3.1 引言
    3.2 锻造态ZrTiAlV合金的微观组织结构和力学性能
        3.2.1 XRD分析
        3.2.2 DSC分析
        3.2.3 锻造态合金微观组织结构
    3.3 锻造态ZrTiAlV合金高周疲劳性能
        3.3.1 合金的S-N曲线
        3.3.2 疲劳断裂机理分析
        3.3.3 疲劳裂纹源的EDS分析
    3.4 本章小结
第4章 退火态ZrTiAlV合金疲劳性能
    4.1 引言
    4.2 退火态ZrTiAlV合金的微观组织结构和力学性能
        4.2.1 热处理工艺
        4.2.2 退火态合金微观组织结构
    4.3 退火态ZrTiAlV合金高周疲劳性能
        4.3.1 退火态合金的S-N曲线
        4.3.2 疲劳断裂机理分析
    4.4 本章小结
第5章 锻造态与退火态ZrTiAlV合金的疲劳特性分析与比较
    5.1 微观组织与力学性能分析
    5.2 拉伸断口扫描分析
    5.3 疲劳性能分析
    5.4 近断口区TEM分析
    5.5 疲劳裂纹萌生机理
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3765953