高能球磨—放电等离子烧结制备双尺度钛合金的拉伸及耐磨性能研究

发布时间：2021-03-04 19:08

　　随着钛合金制备成本的降低，该材料不仅应用于传统的航空航天领域，而且在汽车、生物医疗、休闲娱乐等民用工业领域的应用也越来越广泛。随着各行业的高速发展，对于钛合金的综合力学性能的要求也越来越高。为了获得兼具较高强度、塑性和耐磨性的Ti-6Al-4V合金，本文采用高能球磨-放电等离子烧结技术制备具有双尺度显微组织的Ti-6Al-4V合金，着重开展了以下几个方面的研究。采用高能球磨法制备出纳米晶Ti-6Al-4V合金粉末。当球磨时间为6h时，由于球磨粉末内部的应变量不均匀，球磨粉末烧结试样的显微组织均由粗晶网篮组织和细晶等轴组织所组成。当球磨时间为10h，球磨粉末的晶粒尺寸细化至纳米级。研究烧结温度和加入未球磨粉末的比例对烧结试样显微组织及力学性能的影响。实验结果表明：随烧结温度升高，烧结试样的密度逐渐提高，细晶区的晶粒尺寸逐渐增大，材料强度呈先上升后下降的趋势。在6h球磨粉末中适当加入一定比例的未球磨粉末可显著提高烧结材料的塑性，并且保持较高的强度。当6h球磨粉末与未球磨粉末按质量比4:1混合，SPS烧结温度为850℃，保温时间为4min时，烧结材料相对密度达到99.0%，细晶区晶粒尺寸为1... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钛合金的研究进展
        1.2.1 钛合金的力学性能
        1.2.2 钛合金的摩擦磨损性能
    1.3 超细晶、纳米晶材料概述
        1.3.1 纳米晶、超细晶材料的制备工艺
        1.3.2 多尺度超细晶、纳米晶材料的微观结构
        1.3.3 多尺度超细晶、纳米晶材料的力学性能
        1.3.4 晶粒尺寸与耐磨性能的关系
    1.4 本课题的研究目的、主要内容及技术路线
第二章 实验材料及方法
    2.1 材料制备
    2.2 测试分析方法
        2.2.1 显微组织分析
        2.2.2 密度测试
        2.2.3 力学性能测试
        2.2.4 摩擦磨损性能测试
第三章 球磨及烧结参数对 SPS 烧结 Ti-6Al-4V 材料组织及性能的影响
    3.1 引言
    3.2 实验结果及分析
        3.2.1 球磨粉末形貌
        3.2.2 烧结温度的影响
        3.2.3 球磨时间的影响
    3.3 本章小结
第四章 添加粗晶粉末对 Ti-6Al-4V 球磨烧结材料性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验结果及分析
        4.2.1 添加粗晶粉末对球磨 6 h 烧结试样组织及性能的影响
        4.2.2 添加粗晶粉末对球磨 10 h 烧结试样组织及性能的影响
    4.3 本章小结
第五章 SPS 烧结 Ti-6Al-4V 合金摩擦磨损性能的研究
    5.1 引言
    5.2 烧结温度对烧结材料摩擦磨损性能的影响
        5.2.1 烧结温度对摩擦系数的影响
        5.2.2 烧结温度对磨损体积的影响
    5.3 粉末混合比例对烧结材料摩擦磨损性能的影响
        5.3.1 混合比例对摩擦系数的影响
        5.3.2 混合比例对磨损体积的影响
    5.4 晶粒尺寸对烧结材料摩擦磨损性能的影响
        5.4.1 晶粒尺寸对摩擦系数的影响
        5.4.2 晶粒尺寸对磨损体积的影响
    5.5 磨损表面形貌与机理分析
        5.5.1 不同烧结温度下材料的磨损形貌
        5.5.2 添加原始粉末烧结材料的磨损形貌
        5.5.3 不同晶粒尺寸烧结材料的磨损形貌
        5.5.4 磨损机理分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
答辩委员会对论文的评定意见


【参考文献】：
期刊论文
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[2]超细晶TiC/不锈钢复合材料摩擦磨损性能研究[J]. 陈文怡,周建,黄亚琴,钟天成.  热加工工艺. 2012(18)
[3]Impurity Effect on Wear Resistance of Ultrafine-Grained Copper[J]. Bin Yao,Zhong Han and Ke Lu Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China.  Journal of Materials Science & Technology. 2012(06)
[4]高能球磨-放电等离子烧结法制备双晶分布钛[J]. 龙雁,李颖,张红英,邱诚.  粉末冶金材料科学与工程. 2012(01)
[5]放电等离子烧结（SPS）制备金属材料研究进展[J]. 马垚,周张健,姚伟志,宋书香,葛昌纯.  材料导报. 2008(07)
[6]钛合金在海水中的微动磨损特性[J]. 丁红燕,戴振东.  稀有金属材料与工程. 2007(05)
[7]TC4钛合金的微动疲劳行为研究[J]. 卫中山,王珉,张明,丁文江.  稀有金属材料与工程. 2006(07)
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[9]块体纳米材料的制备及其应用[J]. 毕见强,孙康宁,高伟,王素梅,刘睿.  金属成形工艺. 2003(04)
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本文编号：3063744