TiH 2 -Al-V粉末体系真空烧结中氢化物分解的热力学行为及相的分析
发布时间：2022-10-20 14:10
钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐高温、耐蚀性好、良好的生物惰性和机械性能等优异的综合性能,已经广泛应用在航空航天、石油化工、医疗、汽车、体育等领域。然而钛及钛合金生产成本高、加工周期长等特点制约了它的大规模应用,寻找简便的钛合金制备工艺,降低钛材成本,成为国内外钛材研究的热点之一。粉末冶金法具有近净成形、工艺流程短的优点,是制造低成本、高性能钛合金的理想工艺。本课题选择Ti-6Al-4V合金体系,采用TiH2为原料,以粉末冶金法制备钛合金。本研究通过对氢化钛的脱氢行为进行热分析及热力学研究,并将TiH2和TiH2-Al-V压坯分别在400℃、500℃、600℃、750℃和1200℃温度下进行烧结脱氢,对得到的不饱和氢化钛（TiHx）进行物相分析;对不同烧结温度下样品的致密化和收缩率进行分析,并探究了 1200℃烧结得到Ti-6Al-4V合金的组织形貌及氢含量。经研究得到以下结论:通过热力学计算,得出在本研究高温高真空非平衡状态下,氢化钛脱氢的热力学吉布斯自由能计算公式AGT。经计算可知,当温度为300℃C,炉内氢分压小...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪言
1.1 前言
1.2 钛及钛合金
1.2.1 金属钛性质
1.2.2 钛及钛合金分类
1.2.3 钛及钛合金的应用
1.3 粉末冶金钛合金的发展及研究现状
1.3.1 粉末冶金钛合金技术的发展历史
1.3.2 粉末冶金钛合金研究现状
1.4 本课题的研究意义及主要研究内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 主要研究内容
第二章 实验原理、原料与方法
2.1 实验原料与设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 TiH_2粉末的比表面积检测
2.1.3 实验设备
2.2 实验基本工艺路线
2.2.1 实验流程
2.2.2 原料粉末的制备
2.2.3 实验样品的压制
2.2.4 实验的烧结制度及条件
2.3 分析检测手段
2.3.1 BET多点法比表面积检测
2.3.2 热重(TG-DTG)分析
2.3.3 压坯尺寸及密度测量
2.3.4 烧结样品尺寸及密度测量
2.3.5 X射线衍射(XRD)分析
2.3.6 金相试样制备
2.3.7 扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析
2.3.8 烧结样品的氢含量检测
第三章 TiH_2脱氢热力学分析
3.1 Ti-H相图
3.2 TiH_2脱氢的热力学判据及计算
3.2.1 热力学判据
3.2.2 TiH_2脱氢的热力学判据
3.2.3 TiH_2脱氢的热力学计算
3.3 原料粉末的热分析
3.3.1 TiH_2的TG-DTG热分析
3.3.2 TiH_2-Al-V的TG-DTG热分析
3.4 TiH_2脱氢过程分析推断
3.5 实际烧结中温度与真空度关系
3.6 本章小结
第四章 不同温度烧结样品的物相分析
4.1 TiH_2粉末的XRD分析
4.2 不同温度烧结后TiH_2的脱氢状况
4.2.1 400℃烧结后样品的XRD分析
4.2.2 500℃烧结后样品的XRD检测
4.2.3 600℃烧结后样品的XRD检测
4.2.4 750℃烧结后样品的XRD检测
4.2.5 1200℃烧结后样品的XRD检测
4.2.6 不同温度烧结TiH_2样品XRD对比分析
4.2.7 不同温度烧结TiH_2-Al-V样品XRD对比分析
4.3 本章小结
第五章 烧结样品的微观形貌及致密化研究
5.1 TiH_2-Al-V粉末的SEM检测
5.2 1200℃烧结后Ti-6Al-4V样品的金相分析
5.3 1200℃烧结后Ti-6Al-4V样品的SEM分析
5.4 Al、V元素对Ti-6Al-4V合金组织的影响
5.5 不同温度烧结后样品的收缩率
5.6 不同温度烧结样品的密度变化
5.7 1200℃烧结样品的氢含量
5.8 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 本研究创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士期间发表论文及专利
附录B 攻读硕士期间参加研究工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型钛及钛合金牌号的发展和命名[J]. 黄永光,孟庆林. 钛工业进展. 2000(06)
[2]漫谈钛合金在舰船上的应用[J]. 孟祥军,时锦. 钛工业进展. 2003(Z1)
[3]高性能钛合金粉末冶金技术研究[J]. 王亮,史鸿培. 宇航材料工艺. 2003(03)
[4]钛合金热氢处理技术及其应用前景[J]. 侯红亮,李志强,王亚军,关桥. 中国有色金属学报. 2003(03)
[5]采用氢化-脱氢（HDH）钛粉和氢化钛粉制备MIMTi-6Al-4V合金[J]. 喻岚,李益民,邓忠勇,李笃信. 稀有金属材料与工程. 2005(10)
[6]低成本生产钛粉及钛粉末冶金制品途径的探索[J]. 孙世杰. 粉末冶金工业. 2005(04)
[7]中国航空结构用新型钛合金研究[J]. 朱知寿,王新南,童路,曹春晓. 钛工业进展. 2007(06)
[8]氢合金化钛合金粉末成形制件技术的发展[J]. 赵嘉琪,南海,黄东. 特种铸造及有色合金. 2007(08)
[9]钛及钛合金粉末的注射成形[J]. 周洪强,陈志强. 稀有金属快报. 2006(02)
[10]氢化脱氢法制备钛粉工艺研究[J]. 洪艳,曲涛,沈化森,王兆林,车小奎. 稀有金属. 2007(03)
博士论文
[1]氢在钛晶体中作用的第一原理计算和分子动力学模拟研究[D]. 韩秀丽.哈尔滨工业大学 2010
[2]置氢钛合金亚稳相变及其室温变形行为的研究[D]. 孙中刚.大连理工大学 2009
[3]汽车用粉末冶金Ti-Fe-Mo-Al合金的研究[D]. 汤慧萍.中南大学 2004
硕士论文
[1]钛及钛合金熔盐渗硼工艺及渗硼层性能研究[D]. 黄波.昆明理工大学 2016
[2]氢在钛中扩散和相变的模拟与实验研究[D]. 李玮奇.南京航空航天大学 2009
本文编号：3694672
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【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪言
1.1 前言
1.2 钛及钛合金
1.2.1 金属钛性质
1.2.2 钛及钛合金分类
1.2.3 钛及钛合金的应用
1.3 粉末冶金钛合金的发展及研究现状
1.3.1 粉末冶金钛合金技术的发展历史
1.3.2 粉末冶金钛合金研究现状
1.4 本课题的研究意义及主要研究内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 主要研究内容
第二章 实验原理、原料与方法
2.1 实验原料与设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 TiH_2粉末的比表面积检测
2.1.3 实验设备
2.2 实验基本工艺路线
2.2.1 实验流程
2.2.2 原料粉末的制备
2.2.3 实验样品的压制
2.2.4 实验的烧结制度及条件
2.3 分析检测手段
2.3.1 BET多点法比表面积检测
2.3.2 热重(TG-DTG)分析
2.3.3 压坯尺寸及密度测量
2.3.4 烧结样品尺寸及密度测量
2.3.5 X射线衍射(XRD)分析
2.3.6 金相试样制备
2.3.7 扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)分析
2.3.8 烧结样品的氢含量检测
第三章 TiH_2脱氢热力学分析
3.1 Ti-H相图
3.2 TiH_2脱氢的热力学判据及计算
3.2.1 热力学判据
3.2.2 TiH_2脱氢的热力学判据
3.2.3 TiH_2脱氢的热力学计算
3.3 原料粉末的热分析
3.3.1 TiH_2的TG-DTG热分析
3.3.2 TiH_2-Al-V的TG-DTG热分析
3.4 TiH_2脱氢过程分析推断
3.5 实际烧结中温度与真空度关系
3.6 本章小结
第四章 不同温度烧结样品的物相分析
4.1 TiH_2粉末的XRD分析
4.2 不同温度烧结后TiH_2的脱氢状况
4.2.1 400℃烧结后样品的XRD分析
4.2.2 500℃烧结后样品的XRD检测
4.2.3 600℃烧结后样品的XRD检测
4.2.4 750℃烧结后样品的XRD检测
4.2.5 1200℃烧结后样品的XRD检测
4.2.6 不同温度烧结TiH_2样品XRD对比分析
4.2.7 不同温度烧结TiH_2-Al-V样品XRD对比分析
4.3 本章小结
第五章 烧结样品的微观形貌及致密化研究
5.1 TiH_2-Al-V粉末的SEM检测
5.2 1200℃烧结后Ti-6Al-4V样品的金相分析
5.3 1200℃烧结后Ti-6Al-4V样品的SEM分析
5.4 Al、V元素对Ti-6Al-4V合金组织的影响
5.5 不同温度烧结后样品的收缩率
5.6 不同温度烧结样品的密度变化
5.7 1200℃烧结样品的氢含量
5.8 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 本研究创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士期间发表论文及专利
附录B 攻读硕士期间参加研究工作
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型钛及钛合金牌号的发展和命名[J]. 黄永光,孟庆林. 钛工业进展. 2000(06)
[2]漫谈钛合金在舰船上的应用[J]. 孟祥军,时锦. 钛工业进展. 2003(Z1)
[3]高性能钛合金粉末冶金技术研究[J]. 王亮,史鸿培. 宇航材料工艺. 2003(03)
[4]钛合金热氢处理技术及其应用前景[J]. 侯红亮,李志强,王亚军,关桥. 中国有色金属学报. 2003(03)
[5]采用氢化-脱氢（HDH）钛粉和氢化钛粉制备MIMTi-6Al-4V合金[J]. 喻岚,李益民,邓忠勇,李笃信. 稀有金属材料与工程. 2005(10)
[6]低成本生产钛粉及钛粉末冶金制品途径的探索[J]. 孙世杰. 粉末冶金工业. 2005(04)
[7]中国航空结构用新型钛合金研究[J]. 朱知寿,王新南,童路,曹春晓. 钛工业进展. 2007(06)
[8]氢合金化钛合金粉末成形制件技术的发展[J]. 赵嘉琪,南海,黄东. 特种铸造及有色合金. 2007(08)
[9]钛及钛合金粉末的注射成形[J]. 周洪强,陈志强. 稀有金属快报. 2006(02)
[10]氢化脱氢法制备钛粉工艺研究[J]. 洪艳,曲涛,沈化森,王兆林,车小奎. 稀有金属. 2007(03)
博士论文
[1]氢在钛晶体中作用的第一原理计算和分子动力学模拟研究[D]. 韩秀丽.哈尔滨工业大学 2010
[2]置氢钛合金亚稳相变及其室温变形行为的研究[D]. 孙中刚.大连理工大学 2009
[3]汽车用粉末冶金Ti-Fe-Mo-Al合金的研究[D]. 汤慧萍.中南大学 2004
硕士论文
[1]钛及钛合金熔盐渗硼工艺及渗硼层性能研究[D]. 黄波.昆明理工大学 2016
[2]氢在钛中扩散和相变的模拟与实验研究[D]. 李玮奇.南京航空航天大学 2009
本文编号：3694672
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3694672.html
