Zr-45Ti-5Al-3V合金电场辅助半熔态形变处理工艺研究

发布时间：2024-06-01 00:59

　　锆及锆合金由于具备硬度高、耐腐蚀性强和抗辐照性能好等优点,被广泛应用于核工业领域。近年来,燕山大学在TC4钛合金的基础上制备出一系列的ZrTiAlV合金,其中Zr-45Ti-5Al-3V合金具有较高的抗拉强度,但其塑性变形能力较差,且组织性能存在不均匀等缺点,这极大地限制了其在空间飞行器领域的广泛应用。本文提出了对挤压态Zr-45Ti-5Al-3V合金进行电场辅助半熔态形变处理的新工艺,目的是改善和提高Zr-45Ti-5Al-3V合金的综合力学性能。利用放电等离子烧结系统分别在1200℃、1400℃和1600℃的温度条件下对Zr-45Ti-5Al-3V合金进行电场辅助半熔态形变处理,分析了处理过程中压力、电压和温度等参数随时间的变化规律。应用MSC.Marc软件对Zr-45Ti-5Al-3V合金的电场辅助半熔态形变处理过程进行了有限元数值模拟,分析了不同烧结参数对温度和应力分布的影响,揭示了电场辅助半熔态形变处理过程中温度场和应力场随烧结参数的变化规律。1200℃与1400℃电场辅助半熔态形变处理后合金的晶粒完全由粗大的β相和次生于晶粒内部的针状或板条状α相构成,α相“交织”在晶粒内部...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 Zr和 Zr合金性质及研究进展
        1.2.1 Zr和 Zr合金性质
        1.2.2 Zr和 Zr合金研究进展
    1.3 Zr合金相变
        1.3.1 Zr合金相种类
        1.3.2 热处理后冷却速度与Zr合金相组成的关系
    1.4 Zr合金氧化物
        1.4.1 Zr合金常见氧化物种类及结构
        1.4.2 Zr-O相图
        1.4.3 Zr合金实际氧化行为
    1.5 Zr合金研究现状
    1.6 放电等离子烧结及有限元数值模拟研究现状
        1.6.1 放电等离子烧结研究现状
        1.6.2 放电等离子烧结有限元数值模拟研究现状
    1.7 半熔态处理工艺
    1.8 课题研究的主要内容
第2章 试验内容及研究方法
    2.1 试验材料
    2.2 电场辅助半熔态形变处理工艺
    2.3 显微组织分析
        2.3.1 DSC热物性测试
        2.3.2 XRD衍射分析
        2.3.3 金相组织分析
        2.3.4 SEM显微组织分析
        2.3.5 EDS能谱分析
    2.4 力学性能分析
        2.4.1 显微硬度分析
        2.4.2 高温拉伸性能测试
        2.4.3 电场辅助高温压缩性能测试
第3章 Zr-45Ti-5Al-3V电场辅助半熔态形变处理工艺
    3.1 引言
    3.2 电场辅助半熔态形变处理工艺
        3.2.1 工艺路线
        3.2.2 工艺模具
    3.3 试验结果
    3.4 本章小结
第4章 电场辅助半熔态形变处理有限元数值模拟
    4.1 引言
    4.2 有限元模型
        4.2.1 电热耦合模型
        4.2.2 模型建立及网格划分
    4.3 模拟结果分析
        4.3.1 温度演变与分布规律
        4.3.2 应力演变与分布规律
    4.4 本章小结
第5章 电场辅助半熔态形变处理后材料组织与性能
    5.1 引言
    5.2 半熔态处理后Zr合金XRD衍射分析
    5.3 半熔态处理后Zr合金微观组织分析
    5.4 1600 ℃半熔态处理后Zr合金能谱分析
    5.5 半熔态处理后Zr合金力学性能测试
        5.5.1 半熔态处理后Zr合金高温拉伸性能测试
        5.5.2 半熔态处理后Zr合金高温拉伸断口分析
        5.5.3 半熔态处理前后Zr合金显微硬度测试
    5.6 半熔态处理后材料电场辅助高温压缩变形试验与模拟
        5.6.1 半熔态处理后材料电场辅助高温压缩变形工艺
        5.6.2 半熔态处理后材料电场辅助高温压缩变形后XRD衍射分析
        5.6.3 半熔态处理后材料电场辅助高温压缩变形后硬度测试
        5.6.4 电场辅助高温压缩变形有限元数值模拟
    5.7 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：3985333