热处理对ZrTiAlV合金摩擦磨损行为的影响

发布时间：2017-08-08 12:31

  本文关键词：热处理对ZrTiAlV合金摩擦磨损行为的影响

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【摘要】：本文以国产新型47Zr45Ti5Al3V合金为对象,在对其进行不同工艺的热处理基础上,采用销-盘式低温真空摩擦磨损试验机开展了室温大气及低温真空下的摩擦磨损试验研究。利用金相显微镜(OM)、显微硬度计、万能材料试验机、XRD衍射仪及透射电子显微镜(TEM)等设备分析了合金在不同热处理条件下的显微组织演变规律及力学性能特征,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)考察了不同热处理态合金在室温大气及低温真空环境下的摩擦磨损特性。47Zr45Ti5Al3V合金经过不同温度退火处理后,主要由α相和β相组成,α相以片状组织形成从β相晶粒内部析出,呈现典型的 网篮组织‖特征。片状α相的厚度随着退火温度的升高而增大。合金经过600℃及700℃正火处理后,主要由α相和β相组成,合金在600℃正火时还出现了?马氏体相,其硬度明显高于其它正火态合金。正火过程中析出的α相特别薄,在金相显微镜下无法观察到。800℃正火态合金由β单相组成,合金的硬度在三种正火态合金中最低。47Zr45Ti5Al3V合金在两相区淬火后,主要由α相和β相组成,未发现其他亚稳定过渡相,淬火过程中析出的α相非常小。900℃淬火态合金主要由β相组成,此外还出现了含量非常低的α?马氏体相。淬火态合金经过时效处理后,析出了大量较厚的片状α相,合金综合力学性能有所改善。摩擦磨损试验研究结果表明,硬度较高的热处理态47Zr45Ti5Al3V合金表现出了较优异的耐磨性能,此外具有β单相组织的正火态或淬火态合金也表现出了较好的耐磨性能。磨损形貌分析结果表明,不同热处理态47Zr45Ti5Al3V合金的磨损机制主要以磨粒磨损、粘着磨损为主。磨粒磨损呈现出两种典型特征,分别为磨擦副硬表面微凸体犁削挤压形成的犁沟和沟槽,以及剥层脱落形成的裂纹、片状磨屑和大面积凹坑。前者主要受合金的硬度影响,后者可能受到合金的强塑性影响比较大。粘着磨损的典型特征为小面积剥落坑,主要受合金强度影响。从本文摩擦磨损试验得到的结果来看,合金的磨损受剥层磨损影响较大,β单相组织合金的特殊组织结构可能有效缓解了合金的剥层磨损,使得合金的耐磨性得到了明显的提高。
【关键词】：ZrTiAlV合金 热处理 摩擦磨损行为 微观组织 硬度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.414;TG156
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-26
• 1.1 选题背景及研究目的和意义9
• 1.2 锆合金及其应用现状9-13
• 1.2.1 锆及锆合金9-11
• 1.2.2 锆合金的应用现状11-13
• 1.3 ZrTi AlV合金研究进展13-19
• 1.3.1 Zr Ti Al V合金相变特征13-16
• 1.3.2 热处理对ZrTi Al V合金相组成及微观组织的影响16-17
• 1.3.3 热处理对ZrTi Al V合金力学性能的影响17-19
• 1.4 航天器用典型金属材料摩擦磨损行为19-24
• 1.4.1 金属摩擦及磨损机理19-22
• 1.4.2 航天器用金属材料摩擦磨损行为22-24
• 1.4.3 Zr Ti Al V合金研究现状综合分析24
• 1.5 本文的主要研究内容24-26
• 第2章 试验材料及方法26-32
• 2.1 试验材料26-28
• 2.2 热处理工艺28-29
• 2.3 显微组织分析29-30
• 2.3.1 XRD物相分析29
• 2.3.2 OM显微分析29
• 2.3.3 扫描电镜分析29-30
• 2.3.4 透射电镜分析30
• 2.4 力学性能分析30-32
• 2.4.1 显微硬度测试30
• 2.4.2 摩擦磨损试验30-31
• 2.4.3 磨损量测量31
• 2.4.4 拉伸性能测试31-32
• 第3章 热处理对ZrTi AlV合金显微组织的影响32-45
• 3.1 引言32
• 3.2 退火态ZrTiAl V合金显微组织特征32-36
• 3.3 正火态ZrTiAl V合金显微组织特征36-39
• 3.4 淬火时效态ZrTiAl V合金显微组织特征39-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 热处理对ZrTi AlV合金摩擦磨损行为的影响45-71
• 4.1 引言45
• 4.2 锻造态及退火态ZrTiAlV合金摩擦磨损行为45-53
• 4.2.1 摩擦磨损性能45-50
• 4.2.2 表面磨损形貌50-53
• 4.3 正火态ZrTiAl V合金摩擦磨损行为53-58
• 4.3.1 摩擦磨损性能53-56
• 4.3.2 表面磨损形貌56-58
• 4.4 淬火时效态ZrTiAl V合金摩擦磨损行为58-66
• 4.4.1 摩擦磨损性能58-62
• 4.4.2 表面磨损形貌62-66
• 4.5 分析讨论66-70
• 4.6 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张廷杰;钛合金相变的电子显微镜研究(Ⅲ)——钛合金中的马氏体相变[J];稀有金属材料与工程;1989年04期

2 李献军;;锆及锆合金概述[J];钛工业进展;2011年01期

3 赵文金;核工业用高性能锆合金的研究[J];稀有金属快报;2004年05期

4 黄劲松,刘咏,陈仕奇,刘祖铭,黄伯云;锆基非晶合金的研究进展与应用[J];中国有色金属学报;2003年06期

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本文编号：640010