复合细化制备超细晶工业纯钛的腐蚀疲劳行为研究

发布时间：2024-04-01 01:41

　　纯钛作为最有发展前途的工程材料,具有许多良好的特性,如密度小,形状记忆,无磁性,较好的生物相容性等。但由于其较低的强度、较差的耐磨性等缺点限制了纯钛的应用。本文经过ECAP+CR+RS复合细化工艺在室温下制备超细晶工业纯钛,通过使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、室温拉伸实验、高周腐蚀疲劳试验以及仿真分析研究超细晶工业纯钛于模拟海水环境中不同应力加载状态下疲劳断裂机理。结果如下:复合细化工艺制备的工业纯钛与粗晶纯钛相比晶粒明显细化,其屈服强度从488MPa提高至908.5MPa。在水浴恒温17.9±0.5℃、3.5%NaCl(PH=8.1±0.2)、加载频率|=25Hz、应力比R=-1条件下,超细晶工业纯钛的腐蚀疲劳极限与常规疲劳极限相接近。其应力-寿命数学模型为:logσ_a=-0.03952 log N_f+2.88201,以循环10⁷周次为极限的腐蚀疲劳极限为403 MPa左右,疲劳极限与抗拉极限比约为0.43。由于实验所经时间较短,表现为超细晶工业纯钛康腐蚀疲劳性能优良。超细晶工业纯钛的主要损伤机制是位错滑移。通过对...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 金属材料腐蚀疲劳
        1.2.1 腐蚀疲劳简介
        1.2.2 腐蚀疲劳一般特性
    1.3 腐蚀疲劳研究现状
        1.3.1 腐蚀疲劳机理
        1.3.2 裂纹扩展机理
        1.3.3 腐蚀疲劳影响因素
        1.3.4 腐蚀疲劳寿命预测
        1.3.5 腐蚀疲劳防护
    1.4 超细晶材料制备工艺
        1.4.1 ECAP(等通道转角挤压)变形
        1.4.2 复合细化工艺
    1.5 课题研究背景、意义及内容
        1.5.1 课题研究背景及意义
        1.5.2 课题研究内容
2 实验材料及实验方案
    2.1 实验材料
    2.2 实验方案及技术路线
        2.2.1 实验方案
        2.2.2 技术路线
    2.3 室温拉伸试验
    2.4 腐蚀疲劳试验
        2.4.1 模拟海水腐蚀疲劳试验
        2.4.2 腐蚀疲劳模拟及寿命预测
    2.5 显微组织检测
        2.5.1 TEM组织观察
        2.5.2 腐蚀疲劳断口形貌观察
3 模拟海水中超细晶工业纯钛腐蚀疲劳行为
    3.1 超细晶工业纯钛的组织性能
        3.1.1 显微组织形貌
        3.1.2 室温力学性能
    3.2 超细晶工业纯钛在模拟海水(3.5%NaCl溶液)中的腐蚀疲劳性能
        3.2.1 模拟海水环境下S-N曲线
        3.2.2 腐蚀疲劳强度与静载荷强度之间的关系
    3.3 模拟海水腐蚀疲劳后显微组织观察
    3.4 模拟海水腐蚀疲劳后疲劳断口
    3.5 循环载荷大小对疲劳断口的影响
    3.6 本章小结
4 超细晶工业纯钛腐蚀疲劳模拟及寿命预测
    4.1 腐蚀疲劳寿命预测方法
    4.2 软件特点及腐蚀疲劳寿命预测准备
        4.2.1 COMSOL Multiphysics软件特点
        4.2.2 疲劳模拟准备
    4.3 腐蚀疲劳模拟仿真前处理
        4.3.1 几何建模、网格刨分及材料属性配置
        4.3.2 物理场配置
    4.4 模拟仿真结果
        4.4.1 模拟仿真结果分析
        4.4.2 仿真、实验结果比对
    4.5 本章小结
5 结论
参考文献
作者在读期间研究成果
致谢



本文编号：3944811