强塑性变形与热处理对TB8合金组织与性能的调控

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mrlee
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钛合金具有密度低,断裂韧性好和强度高等良好的综合性能,在交通运输以及军工产业等领域广泛使用,在国内外一直是研究的热点材料。本文以亚稳型β钛合金TB8(Ti-12.76Mo-2.13Nb-2.73Al-0.16Si)为研究对象,采用强塑性变形(ECAP:Equal Channel Angular Pressing)和热处理结合的二次加工方式(固溶-ECAP-时效、ECAP-固溶-时效),研究不同工艺对于该材料的组织和性能影响,主要的研究结果如下:(1)研究了800℃/850℃固溶-ECAP-520℃/540℃/560℃时效处理之后钛合金的组织性能。研究发现:固溶-ECAP-时效处理之后,β相晶粒被拉长且出现破裂等缺陷;850℃固溶-ECAP的钛合金位错强度达到82.15 MPa,而经过520℃时效后位错强度有所提高,达85.55 MPa。钛合金不同二次处理的硬度由大到小顺序为:固溶-ECAP-时效、固溶-时效、固溶;其中850℃固溶-ECAP-520℃时效的硬度更优,达531.2 HV。在室温拉伸性能中,经过ECAP处理的钛合金抗拉强度均高于未ECAP处理的钛合金,且随着时效温度的上升,抗拉强度下降,其中850℃固溶-ECAP-520℃时效处理的钛合金的抗拉强度较好,达1176.25 MPa。(2)研究了ECAP-775℃/800℃/825℃/850℃/875℃固溶-520℃时效处理之后钛合金的显微组织和力学性能。研究发现:样品仅经过ECAP挤压的横截面,晶粒更加致密,从而不易观察到晶界,而纵截面能够明显观察到破碎和被拉长的晶粒。ECAP-850℃固溶后的钛合金位错强度达77.70 MPa,而经过520℃时效处理之后的位错强度提升了41.80%,达110.18 MPa。其中,在ECAP-固溶过程中,固溶温度不断上升导致硬度持续下降;而在ECAP-固溶-时效处理过程中,固溶温度持续上升,导致硬度呈先上升后下降的趋势,在ECAP-850℃固溶-520℃时效后,钛合金硬度更优,达到440.1 HV。在室温拉伸性能测试中,随着固溶温度的上升,拉伸性能先上升后下降,850℃固溶-ECAP-520℃时效时,断后延伸率和抗拉强度分别为2.76%和1166.67MPa,具有较优的强度塑性匹配。(3)探索了钛合金经过800℃/850℃固溶-520℃时效、ECAP-800℃/850℃固溶-520℃时效和800℃/850℃固溶-ECAP-520℃时效的抗高温氧化性。研究发现:六种材料在850℃高温下循环氧化50h后氧化产物类似,主要由Ti O2、Al2O3、SiO2、Mo O3和Nb2O5组成。在850℃固溶-ECAP-520℃时效的钛合金氧化层中,由内至外呈Ti O2+Al2O3/Ti O2结构,其中氧化层中的Si元素的含量变化与Ti元素成负相关,与Al元素成正相关,Si元素能够抑制Ti离子的活性,促进Al离子的活性,形成具有保护性的Al2O3薄膜。六种样品的抗高温氧化的强弱性能为:850℃/800℃固溶-ECAP-520℃时效、ECAP-850℃/800℃固溶-520℃时效和850℃/800℃固溶-520℃时效。800℃固溶-520℃时效为反应氧化,850℃固溶-520℃时效及ECAP-800℃/850℃固溶-520℃时效既有反应氧化又有扩散氧化,而800℃/850℃固溶-ECAP-520℃时效属于扩散氧化。在高温氧化的过程中,850℃固溶-ECAP-520℃时效的钛合金的氧化深度、平均氧化速率和抛物线速率常数最小,分别为55.0μm、0.0036 mg·cm-2·h-1和45.30 mg~2·cm-4·h-1,表现出较好的抗高温氧化性。(4)探索了钛合金经过800℃/850℃固溶-520℃时效、ECAP-800℃/850℃固溶-520℃时效和800℃/850℃固溶-ECAP-520℃时效的耐热腐蚀性。研究发现:六种样品经850℃高温在75 wt.%Na2SO4+25 wt.%Na Cl腐蚀介质下腐蚀40h后,物相主要由氧化产物(Ti O2、Al2O3、SiO2、Nb2O5)和腐蚀产物(Na2Si2O5、Mo S2、Ti Cl2、Ti(SO4)2、Ti S)组成。未经过ECAP处理的腐蚀截面出现凹坑以及少量气孔缺陷,而经过ECAP处理的样品截面有较少瑕疵。在850℃固溶-ECAP-520℃时效处理的钛合金中,腐蚀层的表面发生Al元素的富集,形成Al2O3保护性薄膜,抑制腐蚀原子的渗入,使其腐蚀层厚度和最大腐蚀增量最小,分别为102.3μm和0.7507 mg·mm-2,表现出最佳的耐热腐蚀性能。综上所述,本文将强塑性变形和热处理机制有效的结合,采用TB8钛合金作为研究对象,探索了二次加工处理对于TB8钛合金的影响,且多项性能得到改善,为后续TB8钛合金的研究提供了更多的参考。
其他文献
在人们的生产生活中,无法避免地会接触、使用或产生一些有毒有害、易燃易爆的有机挥发性气体,这些气体会对我们的生产安全、生存环境和人身安全造成各种威胁。面对有毒有害气体带来的各种问题,气体传感器应运而生。在传感技术领域,气体传感器是一种十分重要的品种,在各个领域均有广泛应用,是目前国内外的一个重点研究领域。众所周知,对于气体传感器而言,敏感材料是它的最重要的部分,其性能对于气体传感器极其重要,影响其选
学位
亲环境行为是个体以一定的环境价值观为基础而表现出来的对环境有利的行为。以往有关亲环境行为的理论大多以个体的视角来分析亲环境行为产生的原因及心理机制。亲环境行为如何生成不仅要从个体的认知视角去解读,也要从群体认知的视角去阐释。社会认同是人类以"我们"而不是"我"来定义自我的能力,使人们以集体的方式去思考和行动,社会认同理论强调社会认同对群体行为的解释作用。亲环境行为的社会认同模型运用社会认同的方法,
随着工业化和城市化的发展,人民生活水平不断提高,但经济快速的发展同时也给自然环境带来了极大的破坏,尤其是大气污染问题己经成为当今社会极为关注的环境热点问题。基于金属氧化物半导体的气体传感器具有结构简单、灵敏度高、操作方便和可实时在线检测等特点,在环境监测、家庭安全、公共医疗保障、工业生产等领域得到了广泛的应用。基于P型金属氧化物半导体气体传感器具有低湿度依赖性、快速响应以及对挥发性有机化合物(VO
在现如今的信息社会,各种电子产品层出不穷,它们已成为人类生产生活中不可替代的产品。随着社会的发展,人们对新型电子产品的需求日益提高。有机薄膜晶体管(OTFT)具有质轻价廉、制备温度较低、能够在柔性衬底上制备等优点,因此在大面积制备的柔性电子器件、有源驱动电路、传感器、智能无线射频标签(RFID)等领域具有广阔的应用前景。这些年来,科研人员通过不懈的努力,使有机薄膜晶体管的整体性能得到了提升。但是,
学位
随着世界各军事强国将目光从过去的海陆空领域投向地球之外——太空,作为太空竞争中最重要的一环之一,即人造卫星的电磁隐身被各国提上了日程。人造卫星通常是由机体和几个巨大的太阳能帆板组成。这些太阳能帆板是一种能够吸收太阳能的供能装置。它们的面积通常几百平方米,有的甚至上千平方米,这将引入显著的微波后向散射,从而使人造卫星暴露在危险之中。此外,光学不透明的隐身材料会降低太阳能电池的能量转化效率,从而会影响
Nd-Fe-B系永磁体已广泛用于网络信息、航空航天、电器、通讯设备及光学元器件等领域。由于钕铁硼材料的大量生产导致Pr,Nd,Dy或Tb等稀土元素被过度使用,而随其开采出的高丰度元素Ce等却未被有效利用,造成稀土资源浪费和利用不均衡,由于Ce2Fe14B的内禀磁特性较低从而导致磁体的矫顽力较低这是含Ce磁体发展的主要问题。(Nd,Ce)2Fe14B磁体主要有两类:含Ce烧结Nd-Fe-B磁体和α-
以大单元核心问题为导引就是在大单元主题下,对课堂教学进行核心问题设计,引领学生课前自主参与前置预习与初步构建,课中同伴合作交流、教师引导帮助,达成知识的构建与深入理解,以此促进学生知识结构化。以北师大版"小数的初步认识"为例,从读懂教材、读懂学生与课例分析三个方面进行分析,提出了核心问题设计的原则以及实施策略,从而引导学生建立大单元学习观,初步构建数学知识的认知体系雏形。