基于变温下钛与镍的拉伸扭转力学性能试验研究

发布时间：2017-07-04 16:12

  本文关键词：基于变温下钛与镍的拉伸扭转力学性能试验研究

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【摘要】：材料科学技术的发展是一个国家综合国力是否强大的象征,是一切高精尖科学技术的先导。由于功能材料有着其他结构材料无法比拟的特性,其发展也十分迅猛；其工作环境较为复杂,有时会承受多种机械载荷作用,也可能伴随着热场、磁场、电场等多种物理场的作用；所以在接近材料服役环境下对材料进行力学性能测试研究具有重要的意义。如今对材料的力学性能主要是在单一机械载荷作用下进行研究,但是针对伴随物理场作用下承受机械载荷的材料力学性能研究较少。正是由于对功能材料在物理场作用下的力学性能需要得到了解,以便指导功能材料的应用。本文选取了在记忆合金、航空航天等领域中常见材料钛(TA2)与镍(N6),使用由国家重大科学仪器设备开发专项提供支持,自主研发的多载荷多物理场耦合材料微观性能原位测试试验机进行测试试验,研究钛与镍在温度场作用下拉伸扭转力学性能。本文主要从以下几点进行试验研究。(1)在梯度温度20℃、150℃、300℃、450℃下对金属钛与镍进行拉伸测试试验。利用Excel、Origin等软件进行数据处理,研究温度场对金属钛与镍的拉伸过程中的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段的影响,并利用弗兰克—瑞德位错增殖理论及材料的应变硬化特性等对其屈服强化阶段表现出的现象进行了分析。最后对其屈服强度、抗拉强度、伸缩率等拉伸力学性能指标随温度变化进行了研究。(2)在梯度温度20℃、150℃、300℃、450℃下对金属钛与镍进行扭转测试试验。研究温度场对金属钛与镍的扭转过程中的影响,最后对其扭转力学性能指标随温度变化进行了研究。(3)针对多种机械载荷的作用,本文研究了在0～4π的预扭转角度下对金属钛与镍进行拉伸测试试验。研究预扭转角度对金属钛与镍的屈服强度与抗拉强度影响。
【关键词】：梯度温度 拉伸 扭转 钛 镍 力学性能
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG115.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 选题背景与意义10-13
• 1.2 材料测试的研究现状13-18
• 1.2.1 拉伸测试的研究现状14-16
• 1.2.2 扭转测试的研究现状16-17
• 1.2.3 纳米压痕与三点弯测试的研究现状17-18
• 1.3 温度对金属材料力学性能的影响与应变硬化18-20
• 1.3.1 温度对金属材料力学性能的影响18-19
• 1.3.2 金属材料的应变硬化现象19-20
• 1.4 本文主要研究内容20-22
• 第2章 金属材料的拉伸与扭转力学理论22-34
• 2.1 金属材料的拉伸力学理论22-25
• 2.1.1 塑性金属材料力学理论22-25
• 2.1.2 脆性金属材料力学理论25
• 2.2 金属材料的扭转力学理论25-30
• 2.2.1 圆形截面试件的扭转26-28
• 2.2.2 非圆截面试件的扭转28-30
• 2.3 金属材料的拉伸扭转复合载荷力学理论30-31
• 2.4 本章小结31-34
• 第3章 梯度温度下钛与镍的拉伸试验34-54
• 3.1 试验仪器34-36
• 3.1.1 试验仪器结构与性能参数34-35
• 3.1.2 试验仪器工作流程35-36
• 3.2 试件设计与试验方案设计36-38
• 3.2.1 试件设计36-38
• 3.2.2 试验方案设计38
• 3.3 TA2的拉伸试验38-47
• 3.3.1 TA2的拉伸试验曲线分析40-44
• 3.3.2 TA2的拉伸力学性能指标随温度变化44-47
• 3.4 N6的拉伸试验47-52
• 3.4.1 N6的拉伸试验曲线分析47-50
• 3.4.2 N6的拉伸力学性能指标随温度变化50-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第4章 梯度温度下钛与镍的扭转试验54-64
• 4.1 试件设计与试验方案设计54-55
• 4.1.1 试件设计54
• 4.1.2 试验方案设计54-55
• 4.2 TA2的扭转试验55-60
• 4.2.1 TA2的扭转试验曲线分析57-58
• 4.2.2 TA2的扭转力学性能指标随温度变化58-60
• 4.3 N6的扭转试验60-63
• 4.3.1 N6的扭转试验曲线分析60-62
• 4.3.2 N6的扭转力学性能指标随温度变化62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 预扭转下的钛与镍的拉伸试验64-74
• 5.1 试件设计与试验方案设计64
• 5.1.1 试件设计64
• 5.1.2 试验方案设计64
• 5.2 TA2的预扭转下的拉伸试验64-68
• 5.2.1 TA2的预扭转下的拉伸试验曲线分析65-67
• 5.2.2 预扭角度对TA2拉伸力学性能指标的影响67-68
• 5.3 N6的预扭转下的拉伸试验68-72
• 5.3.1 N6的预扭转下的拉伸试验曲线分析69-71
• 5.3.2 预扭角度对TA2拉伸力学性能指标的影响71-72
• 5.4 本章小结72-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-82
• 作者简介及主要科研成果82-84
• 致谢84

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本文编号：518432