强流脉冲电子束和脉冲激光对Zr702表面组织及织构的影响研究

发布时间：2017-08-25 18:03

  本文关键词：强流脉冲电子束和脉冲激光对Zr702表面组织及织构的影响研究

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【摘要】：本论文以一种商业纯锆Zr702为研究对象,综合采用电子背散射衍射(EBSD)、电子通道衬度像(ECC)、X射线衍射(XRD)及显微硬度等多种测试分析技术,系统地研究了经不同冷却方式(水冷、空冷和炉冷)进行β→α转变的组织、取向特征及力学性能(硬度)的影响规律,并分析了相变过程中发生的变体选择行为及其对样品织构的影响；以及利用强流脉冲电子束(HCPEB)和脉冲激光对Zr702合金进行表面处理,研究不同脉冲次数及不同激光功率对其微观组织及织构的影响规律。主要研究结论如下：(1)Zr702合金经p相水冷、空冷和炉冷等三种不同的冷却方式分别获得、Basket-weave魏氏组织、Parallel-plate魏氏组织和Lenticular组织。其中,水冷的组织用EBSD细致的表征后,首次证实了α板条界的取向差关系为第二种Burgers取向差关系(60°/11(?)0),而非{10(?)1}晶面的孪生关系(57.05°／11(?)0),且α板条间的共享平面为{10(?)1.06}。炉冷样品在p_→α转变过程中发生了强烈的变体选择,产生了明显的“织构ig,忆”现象,完全遗传了初始状态基面双峰织构的特征,且织构强度略微增强,其中出现的类孪晶片层证实为{10(?)2}(?)011和{11(?)1}(?)26拉伸孪晶；而空冷和水冷样品,均没有发生明显的变体选择。α板条的宽度随冷却速率的增加而逐渐减小,并确定了两者对数间的线性关系。(2)强流脉冲电子束处理后,表面显微组织分析显示,Zr702样品表面极速熔化和冷却过程中发生马氏体相变,得到完全α马氏体,并出现典型火出坑形貌的熔坑。XRD分析结果显示,经HCPEB处理后,衍射峰的宽度随着轰击次数的增加越来越宽,其中{0002}、{11(?)0}和{1010}晶面的峰强均发生显著变化；择优取向由标准的基面双峰织构择优到了{11(?)0}晶面的单轴织构。材料表面的显微硬度经HCPEB处理后也显著升高,且随着脉冲次数的增加呈逐渐升高的趋势。(3)采用400、200、100、50和25W等五种不同的激光功率对Zr702合金进行表面处理,处理后织构变得较为分散。对于400W样品,改性区可以分为三个部分：熔化区(MZ)、固态相变区(SSPTZ)和再结晶区(RXZ),RXZ中不规则的再结晶晶粒内部的SPPs呈线性分布表明板条组织更早的形成于此区域；200、100和50W样品,改性区则可分为两个部分：MZ和SSPTZ;而25W样品,由于功率足够小,样品表面不发生熔化,只发生固态相变,改性区只有SSPTZ。其中,SSPTZ又可分为SSPTZ-1(β→a)和SSPTZ-2 (α+β→α),在SSPTZ-2中的未转变的原α晶粒,由于应力诱发马氏体相变过程中产生了大量的位错滑移或回复,在其内部形成了大量的亚晶。在50和25W样品中观察到具有"indentation mark"形貌的3个α板条的聚集体,且其晶界取向差特征被确定为第二种Burgers取向差关系(60°/11(?)0)。激光处理后,改性区的硬度明显升高,且MZ范围内的平均硬度高于SSPTZ。改性区的深度和宽度随激光功率的减小而减小,近似呈线性关系。
【关键词】：锆合金 显微组织 HCPEB EBSD 激光 织构
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.414
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1. 绪论10-20
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 锆的基本性质10-11
• 1.1.2 锆及其合金的应用11-12
• 1.2 锆合金的β→α相变12-16
• 1.2.1 冷却速率对β→α转变的影响13-14
• 1.2.2 变体选择与织构记忆效应14-16
• 1.3 锆合金的表面处理的国内外研究现状16-18
• 1.3.1 激光束表面处理16-18
• 1.3.2 电子束表面处理18
• 1.4 本课题主要研究内容18-20
• 2. 实验材料及方法20-26
• 2.1 实验材料20
• 2.2 实验方案20-21
• 2.2.1 不同β相冷却速率实验20
• 2.2.2 强流脉冲电子束表面处理实验20-21
• 2.2.3 激光表面处理实验21
• 2.3 测试方法及样品制备21-26
• 2.3.1 EBSD技术21-22
• 2.3.2 ECC技术22-23
• 2.3.3 XRD技术23
• 2.3.4 显微硬度测试23-26
• 3. Zr702的β→α转变组织研究26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 收货态的微观组织及织构26-27
• 3.3 不同β→α冷却速率下的微观组织27-37
• 3.3.1 水冷组织27-31
• 3.3.2 空冷组织31-32
• 3.3.3 炉冷组织32-35
• 3.3.4 冷却速率、微观组织参数及硬度关系35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4. 强流脉冲电子束对Zr702表面处理组织演变研究38-44
• 4.1 引言38
• 4.2 脉冲次数对微观组织的影响38-40
• 4.3 脉冲次数对物相结构变化的影响40-41
• 4.4 脉冲次数对织构的影响41-42
• 4.5 脉冲次数对硬度的影响42-43
• 4.6 本章小结43-44
• 5. 不同激光功率对Zr702表面组织及织构的影响研究44-66
• 5.1 引言44
• 5.2 400W功率下的微观组织及织构44-50
• 5.3 200W功率下的微观组织及织构50-52
• 5.4 100W功率下的微观组织及织构52-56
• 5.5 50W功率下的微观组织及织构56-60
• 5.6 25W功率下的微观组织及织构60-63
• 5.7 不同的激光功率对改性区硬度及深宽的影响63-64
• 5.8 本章小结64-66
• 6. 结论66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-76
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 赵文金,周邦新,苗志,彭倩,蒋有荣,蒋宏曼,庞华;我国高性能锆合金的发展[J];原子能科学技术;2005年S1期

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本文编号：737678