【摘要】：空間飛行器在長期服役過程中受到太空中極其惡劣的環(huán)境影響,導(dǎo)致大量的關(guān)鍵零部件損傷或失效。因此,空間技術(shù)的發(fā)展要求航空結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有保持結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性、較高的強度、良好的塑性、韌性、耐腐蝕以及耐高溫性能。鋯合金具有小的熱中子吸收截面、良好耐蝕性能以及在輻照環(huán)境中具有長期尺寸穩(wěn)定性,被認為是一種潛在的航空結(jié)構(gòu)材料。為了滿足航空結(jié)構(gòu)材料的高強度要求,近年來發(fā)展了一系列高強度Zr TiAlV合金。本文主要研究了ZrTiAlV合金的熱變形行為、熱變形對Zr TiAlV合金相變的作用以及應(yīng)力誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變對ZrTiAlV合金拉伸性能的影響。具有粗大β相晶粒的47Zr-45Ti-5Al-3V合金在熱變形過程中,流變曲線可以分成三類:A型曲線出現(xiàn)在低溫高應(yīng)變速率條件下,合金僅發(fā)生動態(tài)回復(fù);B型曲線出現(xiàn)在高溫且應(yīng)變速率為10~（-1） s~（-1）條件下,表現(xiàn)出現(xiàn)應(yīng)力降和二次屈服現(xiàn)象,并伴隨著動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶過程;C型曲線出現(xiàn)在高溫低應(yīng)變速率條件下,表現(xiàn)出典型的動態(tài)再結(jié)晶特征。合金熱變形過程中的形變激活能已計算,其值在155.8~186.6kJ/mol范圍內(nèi)變化。對于具有不同初始β晶粒尺寸的47Zr-45Ti-5Al-3V合金的熱變形行為,低溫高應(yīng)變速率時,細晶和粗晶合金的流變曲線在變形初期階段都展現(xiàn)出顯著的應(yīng)力降現(xiàn)象,但粗晶的應(yīng)力降幅度要比細晶高,合金僅僅發(fā)生動態(tài)回復(fù);高溫低應(yīng)變速率時,流變曲線展現(xiàn)出典型的動態(tài)再結(jié)晶特征。細晶和粗晶的峰值應(yīng)力都隨變形溫度的增加和應(yīng)變速率的降低而降低,在給定的變形溫度和應(yīng)變速率,粗晶合金的峰值流變應(yīng)力顯著高于細晶合金。基于熱加工圖分析,細晶合金最優(yōu)熱加工參數(shù)是850?C和10-3s~（-1）,而粗晶合金是950?C和10-3 s~（-1）。對于具有片狀初始α相組織的47Zr-45Ti-5Al-3V合金的熱變形行為,在α+β相區(qū),流變曲線表現(xiàn)出連續(xù)流變軟化現(xiàn)象;流變軟化程度隨著應(yīng)變速率的增加先降低再增加;在高溫低應(yīng)變速率變形時,熱變形機制主要是片狀α相的球化;低溫高應(yīng)變速率變形時,熱變形機制主要是流變局部剪切帶。在β單相區(qū),低溫高應(yīng)變速率變形時,合金的熱變形機制是β相動態(tài)回復(fù);而高溫低應(yīng)變速率變形時,合金熱變形機制是β相動態(tài)再結(jié)晶。在熱變形過程中,具有片狀初始α相47Zr-45Ti-5Al-3V合金發(fā)生了α→β相的轉(zhuǎn)變。在550?C變形時,β相的體積分數(shù)隨著應(yīng)變速率的增加而增加;在600和650?C變形時,β相的體積分數(shù)隨著應(yīng)變速率的增加先降低然后逐漸增加。與變形前相比,變形后β相的體積分數(shù)要比變形前高。熱變形促進了有片狀初始α相47Zr-45Ti-5Al-3V合金的α→β相轉(zhuǎn)變。51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金從β單相區(qū)淬火后獲得亞穩(wěn)態(tài)β相組織。在室溫拉伸過程中,合金將發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變,應(yīng)力誘發(fā)馬氏體的含量隨應(yīng)變速率和初始β相晶粒尺寸的增加而降低。應(yīng)力誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變對51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金拉伸性能有明顯影響,隨應(yīng)變速率和初始β相晶粒尺寸的增加,應(yīng)力誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變的觸發(fā)應(yīng)力增加,而抗拉強度逐漸降低。合金的加工硬化率曲線可以分成三個階段;階段ΙΙ和ΙΙΙ的加工硬化率隨應(yīng)變速率和初始β相晶粒尺寸的增加而逐漸降低。
【圖文】：

圖 1-1 具有密排六方的 -Zr 的晶體結(jié)構(gòu)示意圖[32]Fig. 1-1 Sketch of the crystal structure of -Zr (HCP)-2 體心立方結(jié)構(gòu)的 -Zr 和密排六方結(jié)構(gòu) -Zr 之間的取向關(guān)

圖 1-1 具有密排六方的 -Zr 的晶體結(jié)構(gòu)示意圖[32]Fig. 1-1 Sketch of the crystal structure of -Zr (HCP)Basal planePrism planea directiod
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.414

【參考文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 韓冰;7075z鋁合金高溫塑性變形行為研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2003年

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本文編號：2558216