【摘要】：鈦合金在常溫和低溫下均可保持良好的強(qiáng)度與塑性,因而在工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮著不可替代的作用。由于金屬材料的力學(xué)性能與變形機(jī)制直接關(guān)聯(lián),而變形機(jī)制又受到合金成分、環(huán)境溫度、材料特征尺度等條件的調(diào)控,多尺度以及不同溫度下鈦合金變形機(jī)制的研究將為鈦合金材料研發(fā)提供重要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。本文以純Ti及Ti-5 at.%Al為研究對象,結(jié)合原位透射電鏡拉伸實驗以及原子級的結(jié)構(gòu)表征,研究了鈦合金變形機(jī)制的尺寸效應(yīng)和溫度效應(yīng),建立了多尺度顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性。在鈦合金變形機(jī)制的尺寸效應(yīng)研究中,發(fā)現(xiàn)由于密排六方結(jié)構(gòu)的α鈦合金的晶體結(jié)構(gòu)對稱性較低,使其在極小尺寸下仍具有很好的位錯存儲能力。最易滑移系的數(shù)量有限恰好促使了多滑移系的啟動,從而形成高密度位錯網(wǎng),使得位錯無法逃逸。位錯之間產(chǎn)生復(fù)雜的位錯反應(yīng),使得位錯形核速率大于逃逸速率,位錯更多的儲存在樣品中,不會發(fā)生體心立方、面心立方金屬材料中出現(xiàn)的“位錯饑餓效應(yīng)”,導(dǎo)致材料表現(xiàn)出高的抗壓強(qiáng)度和連續(xù)塑性流變。在鈦合金變形機(jī)制的溫度效應(yīng)研究中,發(fā)現(xiàn)合金元素對于不同溫度下鈦合金的變形機(jī)制具有重要影響。常溫下,純Ti以位錯平面滑移為主導(dǎo)變形機(jī)制;而Ti-5 at.%Al合金中除了典型的位錯平面滑移,還觀察到了位錯的交滑移現(xiàn)象。然而低溫下,純Ti中觀察到大量的位錯交滑移事件,位錯交滑移是主導(dǎo)變形機(jī)制;而Ti-5 at.%Al則以位錯平面滑移為主導(dǎo)變形機(jī)制。進(jìn)一步的原子結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分分布測試表明Al原子在螺位錯核附近均勻分布,未形成有序相;而分子動力學(xué)模擬計算結(jié)果表明純Ti和Ti-5 at.%Al合金不同溫度下變形機(jī)制的反轉(zhuǎn)受到了溫度對層錯能的影響。純Ti的層錯能隨溫度變化較小,而Ti-5 at.%Al合金的層錯能隨著溫度的降低具有明顯的減小趨勢,使得A1在低溫下對位錯行為產(chǎn)生完全不同的調(diào)控作用。
【圖文】：

圖１．１邋Ｔｉ的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。（ａ）邋ａ－Ｔｉ的ＨＣＰ晶胞；（ｂ）邋ｙ？－Ｔｉ的ＢＣＣ晶胞。逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｕｎｉｔ邋ｃｅｌｌ邋ｏｆ邋Ｔｉ．邋（ａ）邋ｕｎｉｔ邋ｃｅｌｌ邋ｏｆ邋ａ－Ｔｉ；邋（ｂ）邋ｕｎｉｔ邋ｃｅｌｌ邋ｏｆ邋ｙｆｆ－Ｔｉ．逡逑２逡逑

相）的轉(zhuǎn)變。間隙元素和置換元素能夠強(qiáng)烈影響鈦的相變溫度，因此鈦合金的相逡逑變溫度亦深受合金元素種類和含量的影響。逡逑圖１．１邋（ａ）顯示了邋ａ－Ｔｉ的ＨＣＰ晶胞［１０］，，晶格參數(shù)分別為：ａ＝０．２９５０３邋ｎｍ邋士逡逑０．００００４邋ｎｍ，邋ｃ＝０．４６８３２邋ｎｍ±邋０．００００４邋ｎｍ，邋ｃ／ｏ＝ｌ．５８７３邋士邋０．０００４丨習(xí)，ｃ／ａ邋值略小于逡逑ＨＣＰ結(jié)構(gòu)的理想比率（１．６３３）。從圖１．１邋（ａ）可以看出，ＨＣＰ結(jié)構(gòu)有三種不同逡逑類型的密排面，即｛０００１｝、｛１０了０丨和丨１０了１｝面，這三組密排面也分別被稱為基面、逡逑柱面和錐面；ａ／、ａ２、＆軸分別對應(yīng)三組密排面的密排方向，晶向指數(shù)為＜１１５0＞。逡逑圖１．１邋（ｂ）顯示了邋ｆ－Ｔｉ的ＢＣＣ晶胞，共有屬于｛１１０｝的六個密排面，密排方向為逡逑＜１１１＞。９００°Ｃ時，NBＴｉ邋的晶格參數(shù)約為邋ｏ＝０．３３２ｎｍ。逡逑合金元素（通常以間隙或置換的方式引入）會使Ｔｉ的晶胞發(fā)生晶格畸變，逡逑但少量合金的引入不會改變其晶體結(jié)構(gòu)。本文重點(diǎn)探討室溫和低溫下Ｔｉ合金的逡逑變形機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG146.23;TN16

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王寶生,史蘭斌,李彪;砂巖變形方式和變形機(jī)制的實驗研究[J];地震;1989年05期

2 王寶生,李建國,許秀琴,史蘭斌;三軸壓縮下兩類砂巖變形破壞的實驗研究[J];地震地質(zhì);1989年01期

3 李菊英;陳繼兵;楊軍勝;吳艷;宛農(nóng);李亞娜;張國全;;Al_2O_3/Ti_2AlN復(fù)合材料的變形機(jī)制研究[J];武漢輕工大學(xué)學(xué)報;2019年01期

4 R.J.Knipe;陳華;;天然構(gòu)造巖的變形機(jī)制[J];世界地質(zhì);1990年04期

5 高愛華;張建新;;往復(fù)擠壓Mg-xSn-Al-Zn-Si合金的組織性能及變形機(jī)制[J];金屬熱處理;2019年01期

6 張志偉;;坡腳開挖引起土質(zhì)斜坡變形機(jī)制分析[J];建筑技術(shù)開發(fā);2017年07期

7 王其閔;章熙康;;α

本文編號：2607719