新锆合金管材退火过程中组织及织构演变研究

发布时间：2017-09-13 04:21

  本文关键词：新锆合金管材退火过程中组织及织构演变研究

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【摘要】：本文以国产新锆合金SZA-4第一道次轧制后的样品作为研究对象,分别在560℃、580℃和600℃三种温度下对样品进行不同时间的退火处理。利用显微硬度仪对所有退火前、后的样品进行硬度测试,得到不同温度下硬度随保温时间的变化曲线,并据此进行再结晶体积分数计算以及再结晶动力学研究。对于退火后的样品,采用EBSD和ECC等技术对其组织和织构进行表征,研究退火参数对再结晶过程中管材组织和织构演变规律的影响,从而为实际生产提供理论指导。首先对退火样品进行显微硬度测试,结果表明,同一温度下退火时,样品的硬度值随着保温时间的增大而减小;而随着退火温度的增加,硬度值变化趋势更加提前:即当退火温度为560℃时,保温时间超过20min后,样品的硬度值开始显著下降,180min以后硬度值基本保持不变,约为HV195;当退火温度较高时(580℃),保温时间超过10min后硬度值就开始显著下降,到120min后硬度值不再下降,同样约HV195;而在600℃下退火时,保温5min后硬度即显著下降,到60min后硬度值降为HV195并不再变化。其次根据不同温度下退火时的显微硬度值的变化,利用公式XV=(HV0-HV)/(HV0-HVrex)计算得到再结晶体积分数XV与时间t的关系曲线,可知,600℃下退火时完成初次再结晶所用时间为60min,而580℃和560℃下达到完全再结晶所用时间分别为120min和180min。随着退火温度的升高,再结晶体积分数增长速度越快,达到完全再结晶所用时间越短。通过计算得到的再结晶体积分数变化与硬度值变化规律一致。另外,根据JMAK方程计算得到再结晶激活能(Q)为163.49k J/mol。最后通过ECC和EBSD技术对样品的微观组织和织构进行观察,结果表明退火温度越高,再结晶发生越快,达到完全再结晶所用时间越短:600℃下退火60min再结晶组织所占比例即达到95%以上,而达到相同比例的再结晶组织,在580℃和560℃下退火时,分别需要120min和180min。当完全完全再结晶后继续延长保温时间再结晶晶粒将长大。另外,不同温度下的取向差角演变规律表明在再结晶初期,2-15°小角度晶界比例逐渐减小。通过对不同温度下保温不同时间的试样的织构研究发现,随着保温时间的延长,样品{0001}极图织构变化不大,只是沿TD方向偏离极图中心的角度略有偏差,{101ˉ0}极图在AD极点上的织构强度由强变弱,而{112ˉ0}极图在AD极点的织构强度由弱变强,这表明随着再结晶的进行,晶粒取向逐渐从101ˉ0//AD转向112ˉ0//AD。随着退火温度的升高,FTD值逐渐降低,FRD值逐渐增大,0001织构在TD方向分布减弱,在RD方向聚集增强。同一温度下,随着退火时间的增加,FAD逐渐增加,即0001织构在AD方向分布增加。
【关键词】：SZA-4锆合金管材 再结晶 显微组织 织构
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG166.7;TG146.414
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 引言9-12
• 1.1.1 锆的基本性质10
• 1.1.2 锆合金的应用及发展10-12
• 1.2 锆合金的塑性加工12-16
• 1.2.1 锆合金的熔炼与锻造12-14
• 1.2.2 锆合金挤压加工14-15
• 1.2.3 锆合金的轧制15-16
• 1.3 锆合金的退火及再结晶16-21
• 1.3.1 锆合金的真空退火16
• 1.3.2 锆合金再结晶形核及长大16-20
• 1.3.3 再结晶织构20-21
• 1.4 课题研究的内容、技术路线、研究目的及意义21-23
• 1.4.1 研究内容21
• 1.4.2 技术路线21-22
• 1.4.3 研究目的及意义22-23
• 2 实验材料及实验方法23-29
• 2.1 实验材料23
• 2.2 样品制备23-25
• 2.2.1 退火样品制备23-24
• 2.2.2 EBSD、ECC样品制备24-25
• 2.3 实验方法25-29
• 2.3.1 显微硬度测试25
• 2.3.2 ECC技术25-26
• 2.3.3 EBSD技术26-29
• 3 退火参数对冷轧管材再结晶的影响29-43
• 3.1 退火过程中显微硬度的变化29-30
• 3.2 退火过程中显微组织演变30-35
• 3.2.1 退火组织的ECC观察30-35
• 3.3 分析与讨论35-43
• 3.3.1 退火参数对管材显微硬度的影响35-36
• 3.3.2 退火参数对显微组织的影响36-37
• 3.3.3 再结晶过程的定量分析37-43
• 4 退火过程中微观组织和织构的演变43-69
• 4.1 微观组织的EBSD表征43-54
• 4.2 退火过程中的取向差角分布54-58
• 4.3 退火过程中织构演变规律58-65
• 4.4 分析与讨论65-69
• 4.4.1 退火参数对微观组织的影响65-66
• 4.4.2 退火参数对微观织构的影响66-69
• 5 结论69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-77
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录77

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本文编号：841489