NCu30-4-2-1合金组织性能及时效相变动力学研究

发布时间：2017-09-09 06:50

  本文关键词：NCu30-4-2-1合金组织性能及时效相变动力学研究

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【摘要】：NCu30-4-2-1合金除了具有普通蒙乃尔合金的耐腐蚀性能外,同时还有高的强度和硬度,以及良好的耐磨性能,因而被用于制造航空燃油装置及其它精密摩擦件。本文主要利用X射线衍射仪、金相显微镜、维氏硬度计、场发射扫描电镜及能谱仪,研究了NCu30-4-2-1合金时效后观察析出相的腐蚀方法以及热处理对NCu30-4-2-1合金显微组织和力学性能的影响,推断了合金的强化机制,并由硬度法结合JMA方程,研究了NCu30-4-2-1合金等温时效相变动力学,得出以下结论:(1)用1g硫酸铵+3g柠檬酸+100mlH2O的溶液作为电解液,在0.04A/cm2的电流密度下腐蚀40s,能够在场发射扫描电镜下较为清晰的观察NCu30-4-2-1合金时效处理后的析出相。(2)NCu30-4-2-1合金在950℃固溶保温4h时有极少量未固溶β-Ni3Si相颗粒,但在相同时效条件下,时效析出相的形貌、大小及数量与较高温度下完全固溶的合金试样没有明显区别;同时由于相对较低的固溶温度下其晶粒更加细小,且孪晶数量相对较多而1000℃和1050℃的固溶温度下晶粒粗大,所以最终950℃固溶保温4h的试样时效后的维氏硬度值更高,即细晶强化作用对合金最终强化有一定的贡献。(3)NCu30-4-2-1合金经950℃固溶保温4h后在500℃-650℃时效过程中,析出相?′-Ni3Si在晶粒内部均匀析出分布,并随着时效温度升高,析出相?′-Ni3Si颗粒逐渐变得更加细小均匀。合金在500℃-650℃时效过程中,随着时效温度的升高,合金维氏硬度值逐渐增大;在同一时效温度下,随着时效时间增加,合金硬度先上升后略有下降,之后基本保持不变。并以此推断NCu30-4-2-1合金时效强化是Orowan机制和切过机制共同作用的结果,其中?′-Ni3Si相的Orowan机制是主要的强化机制。(4)根据NCu30-4-2-1合金不同温度下等温时效的硬度值,结合JMA方程计算出了各温度下的Avrami指数n及k值,并由此推导出了合金在各试验温度下的相变动力学方程,计算出了NCu30-4-2-1合金的?′-Ni3Si相的相变激活能E=42.45KJ/mol。结合反应机理方程,揭示了NCu30-4-2-1合金的在500℃-650℃等温时效过程是三维扩散的反应机制。(5)由合金硬度推导并计算绘制出了NCu30-4-2-1合金在500℃-650℃TTT图,并结合?′-Ni3Si相在500℃-650℃的析出规律和扩散型相变均匀形核的规律断定:?′-Ni3Si相析出速率最快温度在650℃附近,500℃-650℃是在?′-Ni3Si相“C”曲线鼻尖温度以下部分。
【关键词】：NCu30-4-2-1合金 固溶时效 显微组织 强化机制 相变动力学
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG156;TG133.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 引言8
• 1.2 蒙乃尔合金概述8-14
• 1.2.1 蒙乃尔合金的分类9-10
• 1.2.2 蒙乃尔合金的发展及应用10-11
• 1.2.3 高硅镍铜合金的研究现状11-12
• 1.2.4 合金强化方法12-14
• 1.3 相变动力学14-17
• 1.3.1 等温相变动力学14-15
• 1.3.2 相变动力学及研究方法15-17
• 1.4 本课题的目的及意义17-18
• 1.5 本课题的主要研究内容18-19
• 第二章 试验过程及研究方法19-24
• 2.1 试验材料19
• 2.2 试验仪器设备19-20
• 2.3 试验流程20
• 2.4 热处理试验20-21
• 2.4.1 固溶处理20-21
• 2.4.2 时效处理21
• 2.5 组织观察21-22
• 2.5.1 金相组织观察21
• 2.5.2 扫描电镜观察21-22
• 2.6 X射线衍射分析22
• 2.7 显微硬度测试22-24
• 第三章 热处理工艺对NCu30421 合金组织与性能的影响24-44
• 3.1 引言24-25
• 3.2 NCu3042-1 合金时效组织腐蚀工艺25-28
• 3.3 固溶处理对NCu3042-1 合金组织与性能的影响28-35
• 3.3.1 合金铸态组织分析28-29
• 3.3.2 固溶处理工艺对合金的影响29-32
• 3.3.3 固溶工艺对时效效果的影响32-35
• 3.4 时效处理对NCu30421 合金组织与性能的影响35-39
• 3.4.1 500℃时效NCu3042-1 合金的组织变化35-36
• 3.4.2 550℃时效NCu3042-1 合金的组织变化36-37
• 3.4.3 600℃时效NCu3042-1 合金的组织变化37-38
• 3.4.4 650℃时效NCu3042-1 合金的组织变化38-39
• 3.5 NCu3042-1 合金维氏硬度39-41
• 3.6 NCu3042-1 合金 500-650℃强化机制讨论41-43
• 3.7 小结43-44
• 第四章 NCu30421 合金等温时效相变动力学44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 NCu3042-1 合金等温时效时效动力学计算44-50
• 4.2.1 等温相变相关的计算公式44-45
• 4.2.2 NCu3042-1 合金JMA方程特征参数的计算45-50
• 4.3 NCu3042-1 合金时效相转变机制50-52
• 4.4 NCu3042-1 合金TTT图52-54
• 4.5 小结54-55
• 第五章 结论55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61

【参考文献】

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1 关文秀;高硅镍铜合金NCu30-4-2-1的组织优化工艺研究[D];南昌航空大学;2013年

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本文编号：818944