钛及钛合金高速压制成形规律及性能的研究

发布时间：2021-06-07 14:17

　　钛及钛合金具有弹性模量低、耐蚀性好、比强度高及生物相容性好等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、生物医用及化工等领域。粉末冶金技术具有高效、高精度、高性能及低成本的特点,在节能环保、绿色制造及假合金制备方面具有独特优势。高速压制技术是一种新型的粉末冶金技术,能低成本制备高密度高性能的粉末冶金零件,获得比传统模压更致密的压坯。本研究利用自主研发的机械蓄能式高速压制设备成形纯钛、钛合金及钛基复合材料,系统研究了冲击能量、TiB2含量与烧结保温时间对钛基材料密度及性能的影响,并对纯钛的高速压制成形致密化机理进行了初步探讨,为高速压制成形钛及钛合金的应用提供指导。提高冲击能量能够制备高密度的生坯。随着冲击能量的增加,纯钛生坯密度增大,但密度增长量减小。冲击能量为1805 J时,纯钛有最大生坯密度为4.37 g/cm3,相对密度达96.9%。高速压制过程中,纯钛的高速压制实验数据较符合果世驹方程、川北方程及黄培云方程。纯钛的生坯强度及径向弹性后效亦随着冲击能量的增加而增加。对纯钛的高速压制致密化机理进行初步探讨发现,高速压制属于动压,其压制效果远强于静压,冲击能量越大,压制效果越明显。高速压... 

【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】：85 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 钛及钛合金
        1.2.1 钛和钛合金概述
        1.2.2 钛基材料应用现状及潜在问题
        1.2.3 钛基材料制备加工工艺
        1.2.4 粉末冶金成形钛基材料的研究现状
    1.3 高速压制技术
        1.3.1 高速压制技术基本原理
        1.3.2 高速压制技术特点
        1.3.3 高速压制技术设备
        1.3.4 粉末高速压制的理论研究
        1.3.5 高速压制技术的应用
    1.4 本研究的意义及内容
    1.5 课题来源
第二章 实验过程与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 工艺路线
    2.4 材料性能测试方法
第三章 纯钛高速压制行为与致密化机理
    3.1 引言
    3.2 试样制备
    3.3 生坯性能及压制方程
        3.3.1 纯钛生坯密度
        3.3.2 纯钛生坯形貌及抗弯强度
        3.3.3 纯钛压制方程
        3.3.4 纯钛弹性后效
    3.4 高速压制致密化机理
        3.4.1 动压理论
        3.4.2 粉末颗粒的塑性变形及XRD分析
        3.4.3 温升效应
    3.5 本章小结
第四章 钛合金高速压制行为与生坯性能分析
    4.1 引言
    4.2 钛合金高速压制行为
        4.2.1 试样制备
        4.2.2 钛合金生坯密度
        4.2.3 钛合金生坯形貌
        4.2.4 钛合金生坯弹性后效
    4.3 TiB_2含量对钛合金复合材料高速压制行为的影响
        4.3.1 试样制备
        4.3.2 TiB_2含量对钛合金复合材料生坯密度的影响
        4.3.3 生坯显微组织
        4.3.4 TiB_2含量对钛合金复合材料生坯弹性后效的影响
    4.4 本章小结
第五章 钛及钛合金烧结行为与烧结坯性能分析
    5.1 引言
    5.2 纯钛的烧结性能
        5.2.1 纯钛烧结密度
        5.2.2 纯钛显微组织
        5.2.3 纯钛显微硬度
        5.2.4 纯钛抗拉强度及断口分析
    5.3 钛合金的烧结性能
        5.3.1 钛合金烧结密度
        5.3.2 钛合金显微组织
        5.3.3 钛合金显微硬度
        5.3.4 钛合金抗拉强度
        5.3.5 钛合金断口分析
        5.3.6 钛合金压缩强度
    5.4 TiB_2含量对钛合金复合材料烧结性能的影响
        5.4.1 TiB_2含量对钛合金复合材料烧结密度的影响
        5.4.2 TiB_2含量对钛合金复合材料显微硬度的影响
        5.4.3 TiB_2含量对钛合金复合材料抗拉强度的影响
        5.4.4 抗拉断口分析
    5.5 本章小结
全文总结
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]放电等离子烧结温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金显微组织和力学性能的影响[J]. 黄海广,张玉勤,蒋业华,周荣.  稀有金属材料与工程. 2013(06)
[2]金属粉末注射成形的原理与发展趋势[J]. 贺毅强,陈振华,陈志钢,乔斌.  材料科学与工程学报. 2013(02)
[3]粉末粒径对高速压制Ti-6Al-4V合金性能的影响（英文）[J]. 闫志巧,陈峰,蔡一湘,尹健.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(02)
[4]钛合金的应用现状及加工技术发展概况[J]. 叶勇,王金彦.  材料导报. 2012(S2)
[5]表面致密化粉末冶金齿轮的性能[J]. Lorenz S.Sigl,Günter Rau,Michael Krehl,韩凤麟.  粉末冶金技术. 2012(03)
[6]316L不锈钢粉末高速压制行为[J]. 李超杰,肖志瑜,林小为,吴苑标,朱权利.  粉末冶金材料科学与工程. 2012(03)
[7]粉末冶金高速压制成形技术最新研究进展[J]. 马春宇,肖志瑜,李超杰,陈进.  粉末冶金工业. 2012(02)
[8]不同粒径Ti粉的高速压制行为和烧结性能[J]. 闫志巧,陈峰,蔡一湘.  金属学报. 2012(03)
[9]温粉高速压制装置及其成形试验研究[J]. 陈进,肖志瑜,唐翠勇,李超杰,张文.  粉末冶金材料科学与工程. 2011(04)
[10]高速压制技术成形Ti粉的过程[J]. 闫志巧,蔡一湘.  中国有色金属学报. 2010(S1)

博士论文
[1]粉末冶金材料的温压行为及其致密化机理研究[D]. 叶途明.中南大学 2007

硕士论文
[1]金属粉末高速冲击压实温升主导因素[D]. 吴斌.宁波大学 2015
[2]高速压制技术制备钛基材料的工艺与性能[D]. 郑玉凯.中南大学 2013
[3]316L不锈钢温粉末高速压制成形规律及其致密化机理的研究[D]. 李超杰.华南理工大学 2012
[4]放电等离子烧结Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的组织及力学与电化学性能研究[D]. 黄海广.昆明理工大学 2012
[5]粉末温高速压制成形装置、成形规律及其致密化机理研究[D]. 陈进.华南理工大学 2011
[6]316L不锈钢粉末及铁基合金粉末的高速压制成形研究[D]. 邓三才.华南理工大学 2010
[7]粉末压制成形的研究[D]. 汪明波.吉林大学 2007
[8]Ti-Al合金多孔材料的制备与性能研究[D]. 黄虎军.中南大学 2007
[9]注射成形钛合金的研究[D]. 喻岚.中南大学 2004



本文编号：3216736