TB6钛合金表面纳米化层的组织与性能研究

发布时间：2017-09-26 12:01

  本文关键词：TB6钛合金表面纳米化层的组织与性能研究

  更多相关文章： TB6钛合金 表面自纳米化 高能喷丸 孪生变形 硬度 表面粗糙度

【摘要】：TB6钛合金具有比强度高、可锻性优异、断裂韧性好、各向异性小和抗应力腐蚀能力强等优点,是迄今为止应用最为广泛的一种高强韧近β钛合金。但是TB6钛合金具有非常高的缺口敏感性,硬度不高,抗磨损性能较差,限制了其在航空结构件中的应用。本文采用高能喷丸的方式,对TB6钛合金进行表面纳米化处理,探索了不同喷丸时间、弹丸尺寸对TB6钛合金表面组织、粗糙度、显微硬度的影响,探究了TB6钛合金表面纳米化机制,获得如下结论:不同喷丸时间和弹丸尺寸处理后的TB6合金表面结构显示,随喷丸时间增加,其变形层厚度呈先增大再趋于平稳的趋势,在弹丸尺寸为1mm、2mm和4mm时,变形层厚度的最大值分别为600μm、800μm和1600μm;而随弹丸尺寸增大,变形层厚度一直呈增大趋势,当喷丸时间为3min时,弹丸尺寸由1mm增加到4mm,变形层厚度从509μm增加到1507μm。喷丸处理后的TB6合金显微硬度和表面粗糙度结果显示,TB6钛合金经表面纳米化后,其表层硬度明显提高,由基体的280HV提高至380HV;TB6合金的表面粗糙度Ra值也在喷丸处理后明显增大,其中经弹丸尺寸2mm喷丸45min后,表面粗糙度从原始样品的0.102μm提高到1.184μm。XRD结果显示,未喷丸的TB6钛合金为单一的β相,当经喷丸处理后,TB6钛合金表层发生了α"马氏体相变。随喷丸的时间延长,表层α"相马氏体的含量先增多,最后趋于稳定;但在相同喷丸时间处理时,弹丸尺寸越小,越容易引起β→α"相变。经过弹丸尺寸4mm喷丸45min处理后,TB6合金表面纳米化层的TEM显示:合金表层的粗晶细化成大小为100~150nm的等轴纳米晶,并在晶粒内部出现了相互交割的细小孪晶片,在孪晶片的周围同时存在着大量的高密度位错。这表明TB6合金经高能喷丸处理后,表层晶粒发生了孪生变形,形成了形变孪晶。因此,这种高能喷丸导致TB6钛合金表层晶粒细化,以及多系孪晶、单系孪晶、无应变基体梯度组织结构的出现是其表面硬度提高的内在机制。
【关键词】：TB6钛合金 表面自纳米化 高能喷丸 孪生变形 硬度 表面粗糙度
【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】：TG178
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 引言8-9
• 1.2 纳米晶体材料9-14
• 1.2.1 纳米晶体材料简介9-10
• 1.2.2 纳米晶体材料的力学性能10-12
• 1.2.3 纳米晶体材料的制备12-14
• 1.3 表面纳米化(Surface nanocrystallization SNC)14-19
• 1.3.1 SNC的提出及分类14-16
• 1.3.2 表面机械研磨16-17
• 1.3.3 纳米化机理17-18
• 1.3.4 SNC对力学性能的影响18-19
• 1.4 课题研究的意义及研究内容19-20
• 第2章 实验材料与方法20-23
• 2.1 实验材料20
• 2.2 HESP表面纳米化设备及参数20-21
• 2.3 显微组织分析21-22
• 2.3.1 显微组织观察21-22
• 2.3.2 X射线衍射22
• 2.3.3 透射电镜观察22
• 2.4 性能测试22-23
• 2.4.1 表面粗糙度22
• 2.4.2 显微硬度22-23
• 第3章 高能喷丸对TB6合金表面纳米化层微观组织的影响23-43
• 3.1 引言23
• 3.2 喷丸时间对TB6合金表面纳米化层微观组织的影响23-33
• 3.2.1 微观组织形貌分析23-29
• 3.2.2 表面纳米化层厚度变化规律29-30
• 3.2.3 表面纳米化层XRD分析30-33
• 3.3 弹丸尺寸对TB6合金表面纳米化层微观组织的影响33-39
• 3.3.1 微观组织形貌分析33-35
• 3.3.2 表面纳米化层厚度变化规律35-37
• 3.3.3 表面纳米化层XRD分析37-39
• 3.4 TB6合金表面纳米化机理分析39-42
• 3.4.1 表面纳米化层TEM分析39-40
• 3.4.2 TB6合金表面纳米化机理40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 高能喷丸对TB6合金表面纳米化层力学性能影响43-50
• 4.1 引言43
• 4.2 喷丸工艺参数对表面粗糙度的影响43-46
• 4.2.1 喷丸时间对表面粗糙度的影响43-45
• 4.2.2 弹丸尺寸对表面粗糙度的影响45-46
• 4.3 喷丸工艺参数对显微硬度的影响46-48
• 4.3.1 喷丸时间对显微硬度的影响46-47
• 4.3.2 弹丸尺寸对显微硬度的影响47-48
• 4.4 TB6合金表面强化机理分析48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 结论50-51
• 参考文献51-55
• 攻读硕士期间发表的论文55-56
• 致谢56-57

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本文编号：923366