Zr-Co-Al合金制备及其变形行为研究

发布时间：2017-09-16 04:02

  本文关键词：Zr-Co-Al合金制备及其变形行为研究

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【摘要】：现代工业化的迅猛发展,对材料的强度和塑韧性提出了更高的要求。金属间化合物在结构工程材料领域具有巨大的应用潜力,但较低的室温塑韧性严重限制了其应用的规模,亟需开展强韧化的相关研究工作。本论文以在核反应堆材料和生物材料领域具有广泛的应用前景的Zr-Co-A1　合金为研究对象,以高纯度的锆、钴、铝为实验原材料,采用快速凝固水冷铜模技术制备Zr49.5Co49.5A11、Zr49Co49A12、Zr48.5Co48.5A13、Zr50Co40A110、Zr50Co38A112、 Zr50Co36A114、Zr43Co43A114七种不同成分合金。利用光学金相显微镜(OM)、X射线衍射分析仪(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、低温差示扫描量热仪(LTDSC)、SANS万能力学试验机、扫描电子显微镜(SEM)等设备较为系统地研究了合金成分与制备工艺对该合金显微组织结构及力学性能的影响规律,并探讨了Zr49.5Co49.5A11合金的变形行为及强韧化机理。研究结果表明：不同成分及不同冷却条件下的的Zr-Co-A1合金的显微组织结构及力学性能差异较大。在相同工艺条件下,A1含量的变化对Zr-Co-A1合金的显微组织结构及力学性能具有重要的影响。随着A1含量增加,Zr-Co-A1合金的强度提高,但塑性降低。在Zr49.5C049.5A11、Zr49Co49A12、Zr48.5Co48.5A13、Zr50Co40A110、Zr50Co38A112、 Zr50Co36A114、Zr43Co43A114七种不同成分合金中,Zr50Co36A114合金屈服强度最高,达到2.13GPa,但塑性很低,断裂应变才277%。Zr49.5Co49.5A11合金屈服强度最低,为428.3MPa,但断裂应变达到50%以上。成分相同时,直径为2mmm的Zr-Co-A1棒状合金性能优于直径为3mm的Zr-Co-A1棒状合金。Zr49.5Co49.5A11合金在室温的压缩时表现出明显的加工硬化,获得较为优异的强度和塑韧性,其强韧化机理主要包括细晶强化、固溶强化、第二相强化等。
【关键词】：快速凝固水冷铜模技术 Zr-Co-Al合金 显微组织结构 力学性能 变形行为
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.414
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 非晶合金材料与非晶复合材料12-16
• 1.2.1 非晶合金材料简介12-13
• 1.2.2 非晶合金材料的制备方法13-14
• 1.2.3 非晶复合材料简介14-15
• 1.2.4 非晶复合材料的制备方法15-16
• 1.3 Zr-Co-Al合金16-17
• 1.4 常用的强韧化金属材料的方法17-19
• 1.5 形变诱导相变及相变诱导塑性19-22
• 1.5.1 形变诱导相变19-21
• 1.5.2 相变诱导塑性21-22
• 1.6 快速凝固技术22-27
• 1.6.1 雾化法23-24
• 1.6.2 旋转法24
• 1.6.3 喷射沉积法24-26
• 1.6.4 粉末冶金法26
• 1.6.5 水冷铜模法26-27
• 1.6.6 表面熔化法27
• 1.7 数字散斑技术27-29
• 1.8 论文主要内容及研究意义29-31
• 1.8.1 主要内容29
• 1.8.2 研究意义29-31
• 第二章 实验材料与研究方法31-37
• 2.1 实验材料31-32
• 2.1.1 实验材料31
• 2.1.2实验路线31-32
• 2.2 研究方法32-37
• 2.2.1 光学显微镜32
• 2.2.2 X射线衍射分析32-33
• 2.2.3 力学性能测试33-34
• 2.2.4 数字散斑34
• 2.2.5 扫描电子显微镜34-35
• 2.2.6 透射电子显微镜35-36
• 2.2.7 差示扫描量热仪36-37
• 第三章 不同成分的Zr-Co-Al合金组织和性能研究37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 不同成分Zr-Co-Al合金组织结构的变化37-41
• 3.2.1 不同成分Zr-Co-Al合金组织的变化37-40
• 3.2.2 不同成分Zr-Co-Al合金结构的变化40-41
• 3.3 不同成分的Zr-Co-Al合金力学性能研究41-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 不同冷却条件下的Zr-Co-Al合金组织和性能研究47-57
• 4.1 引言47
• 4.2 不同冷却条件下的Zr-Co-Al合金组织结构变化47-51
• 4.2.1 相同成分不同冷却条件下的Zr-Co-Al合金组织变化47-49
• 4.2.2 压缩试验前后Zr-Co-Al合金结构变化49-51
• 4.3 不同冷却条件下的Zr-Co-Al合金力学性能研究51-53
• 4.4 Zr-Co-Al合金压缩样品侧面分析53-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第五章 单一成分的Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金变形行为研究57-77
• 5.1 引言57
• 5.2 Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金力学实验57-64
• 5.2.1 Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金室温拉伸试验57-59
• 5.2.2 原位DSCM观察Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金室温变形行为59-64
• 5.3 Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金拉伸断口形貌分析64-66
• 5.3.1 直径3mm Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金拉伸断口形貌分析64-65
• 5.3.2 板厚2mm Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金拉伸断口形貌分析65-66
• 5.4 应变速率对Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金性能的影响66-68
• 5.5 深冷处理对Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金性能的影响68-71
• 5.5.1 Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金低温DSC检测68-69
• 5.5.2 Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金深冷处理后的结构变化69
• 5.5.3 Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金深冷处理后的力学性能变化69-71
• 5.6 Zr_(49.5)Co_(49.5)Al_1合金压缩的HRTEM检测分析71-75
• 5.6.1 B2-B33马氏体的相变机制71-72
• 5.6.2 HRTEM检测分析72-75
• 5.7 实验小结75-77
• 第六章 结论分析与展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 本论文的创新点78
• 6.3 展望78-79
• 致谢79-81
• 参考文献81-85
• 附录85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郝建民;缑鹏森;郝一鸣;陈宏;;锆合金微弧氧化陶瓷膜结构和耐蚀性的研究[J];热加工工艺;2013年14期

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本文编号：860742