發(fā)布時(shí)間：2020-07-01 13:43

【摘要】：高阻尼合金能降低振動(dòng)和噪音,已在航空航天、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用。Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.3O合金(Gum Metal)具有高強(qiáng)度和高阻尼值,為獲得性能更好的合金,本課題基于該成分進(jìn)行減元設(shè)計(jì),采用非自耗電弧熔煉制備Ti-36Nb-xTa-yZr-0.3O合金,通過X-射線衍射儀、拉伸試驗(yàn)機(jī)、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀等研究了Ta、Zr元素及固溶溫度對合金顯微組織、力學(xué)和阻尼性能的影響。熱軋態(tài)Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.3O合金強(qiáng)度較高,以氧原子間隙固溶強(qiáng)化為主,阻尼性能好。與其相比,Ti-36Nb-3Zr-0.3O合金的抗拉強(qiáng)度和阻尼值都降低,可能是由于Zr、O原子相互作用強(qiáng),導(dǎo)致引起間隙固溶強(qiáng)化和弛豫的有效氧原子比例降低;而Ti-36Nb-2Ta-0.3O合金的抗拉強(qiáng)度和阻尼值則都升高,可能是由于Ta原子對氧原子束縛作用最弱,影響最小。與上述三種合金相比,Ti-36Nb-0.3O合金的抗拉強(qiáng)度有所升高,阻尼值顯著升高,這是因?yàn)椴缓琓a、Zr元素的合金在熱軋過程中再結(jié)晶,由細(xì)小的等軸β晶粒組成,加上可弛豫氧原子比例增加,有利于提高合金的阻尼值,此外,細(xì)晶強(qiáng)化和間隙固溶強(qiáng)化共同作用,使合金強(qiáng)度提高。Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金中存在細(xì)小的α相,阻尼值稍低于Ti-36Nb-0.3O合金,第二相強(qiáng)化結(jié)合間隙固溶強(qiáng)化作用使該合金的強(qiáng)度最高。因此,本課題分別采用Ti-36Nb-0.3O合金和Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金研究固溶溫度對合金組織、力學(xué)和阻尼性能的影響。固溶態(tài)Ti-36Nb-0.3O合金的抗拉強(qiáng)度均高于熱軋態(tài),隨著固溶溫度升高,合金的抗拉強(qiáng)度下降,阻尼值先升高后下降。其中,在1163 K固溶處理的合金阻尼值最高,當(dāng)振動(dòng)頻率為0.1 Hz時(shí),其阻尼值為0.0464,抗拉強(qiáng)度為865 MPa,同時(shí)具有高強(qiáng)度和高阻尼值。這是由于與熱軋態(tài)合金相比,在1083 K固溶處理的Ti-36Nb-0.3O合金的晶粒尺寸明顯減小,組織中存在大量細(xì)小而彌散分布的α相。在1123 K固溶處理的合金晶粒尺寸有所增加,α相含量明顯降低。在1163 K和1203 K固溶處理的合金晶粒尺寸進(jìn)一步長大,組織中不存在α相。固溶態(tài)Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金的抗拉強(qiáng)度均高于熱軋態(tài),隨著固溶溫度升高,合金的抗拉強(qiáng)度降低,而阻尼值升高。其中,在1203 K固溶處理的合金阻尼值最高,當(dāng)振動(dòng)頻率為0.1 Hz時(shí),其阻尼值為0.0458,抗拉強(qiáng)度為842 MPa,同時(shí)具有高強(qiáng)度和高阻尼值。這是由于在1083K固溶處理的Ti-36Nb-3Ta-0.3O合金的晶粒尺寸很不均勻,存在大量細(xì)小而彌散分布的α相。在1123 K固溶處理的合金晶粒尺寸有所降低,而且較均勻,α相的含量明顯降低。在1163 K固溶處理的合金晶粒尺寸稍有增加,α相的含量大幅降低。在1203 K固溶處理的合金晶粒尺寸進(jìn)一步增加,α相完全消失。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG156;TG146.23
【圖文】：

與相應(yīng)的臨界含量比值之和，可用下列公式表示[8]：nKnKKKCCCCCCCCK 123123β定系數(shù)，C1··· Cn表示各β相穩(wěn)定元素含量，Ck1··· Ckn表，表明合金中β相穩(wěn)定元素的含量越高，β相的體積分?jǐn)?shù)將鈦合金分為α型鈦合金、近α型鈦合金、α+β型鈦合金和Kβ值接近零，幾乎不含β相穩(wěn)定元素，退火組織為等軸α相好，耐腐蝕性好，易于焊接成型，但強(qiáng)度低。 Kβ< 0.23，主要靠α相穩(wěn)定元素固溶強(qiáng)化，添加少量β相改善合金的壓力加工性能，并使之能進(jìn)行一定程度的熱 Kβ= 0.23~1.0，其β相穩(wěn)定元素的含量為 2%~10%，含有能力和壓力加工性能。α+β型鈦合金的強(qiáng)度和塑韌性均優(yōu)Kβ>1，含有大量β相穩(wěn)定元素，水冷或空冷可得到單一的，β相的穩(wěn)定性高，在淬火過程中不易分解，常采用淬火時(shí)型β鈦合金和穩(wěn)定型β鈦合金，如圖 1.1 所示[8-11]。

合金良好的阻尼特性都與其結(jié)構(gòu)缺陷的消失有關(guān)，在長期使用金的阻尼性能下降。因此，使用壽命一般不長，對使用環(huán)境的存在力學(xué)性能明顯降低等問題，這些高阻尼合金良好阻尼特性，其力學(xué)性能通常較低，適用范圍受到極大限制。必要發(fā)展基于其他阻尼機(jī)制的高阻尼合金。點(diǎn)缺陷是金屬材料、間隙原子等形式存在于合金中，在外加應(yīng)力作用下，點(diǎn)缺陷，卻能引起良好的阻尼效應(yīng)[50-51]。型高阻尼合金究發(fā)現(xiàn)，在受到外界振動(dòng)作用時(shí)，體心立方結(jié)構(gòu)的 Fe-C（α）出現(xiàn)擴(kuò)散和重新分布，造成能量耗散，削弱了外界振動(dòng)，形成有間隙原子的具有體心立方結(jié)構(gòu)的合金中也存在這種現(xiàn)象noek 弛豫型合金的阻尼機(jī)制與金屬中常見的點(diǎn)缺陷有關(guān)，點(diǎn)缺會(huì)破壞晶體結(jié)構(gòu)，卻能產(chǎn)生阻尼效應(yīng)。八面體間隙中的小半的遷移如圖 1.2 所示[51]。

【相似文獻(xiàn)】

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1 石純義 ,劉殿學(xué) ,李德勤;新型Al Si合金的阻尼性能[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;1988年01期

2 陸文龍,何德s

本文編號：2736838