海洋面積廣闊且蘊(yùn)含物資豐富,是各國(guó)不可或缺的貿(mào)易通道和資源寶庫(kù),隨著能源日漸減少,各國(guó)對(duì)于海洋的開(kāi)采和利用日益重視,大力發(fā)展各國(guó)的海洋工程。由于海洋特殊的服役環(huán)境,對(duì)材料性能提出越來(lái)越嚴(yán)格的要求,Ti90（Ti-4.09Al-3.9Zr-2.05Sn-1.5Mo-0.96Nb）合金是我國(guó)近期自主研發(fā)的一種新型鈦合金,具有高強(qiáng)、耐蝕、高韌性以及可加工性等海洋材料須具備的要求。本文將在Ti90合金的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,希望獲得性能更佳Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb系合金,為海洋、船舶等工業(yè)提供更好的耐蝕材料。本文首先采用第一性原理虛擬近似方法進(jìn)行合金的設(shè)計(jì),根據(jù)本課題組前期研究,確定Al合金含量為5.5wt.%,利用CASTEP軟件計(jì)算合金元素Zr、Sn、Mo和Nb的添加對(duì)Ti-5.5Al晶格常數(shù)、彈性常數(shù)和態(tài)密度的影響,最終確定合金元素含量范圍Zr（1%⁴%）、Sn（0.5%².0%）、Mo（0.3%².0%）、Nb（0.4%¹.5%）。根據(jù)得到的合金元素含量范圍設(shè)計(jì)了四水平四因素的正交實(shí)驗(yàn),得到16... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈦合金在美國(guó)海軍船艦上的應(yīng)用表1-6美國(guó)艦船用候選鈦合金的相關(guān)情況

它需要材料具有較高的強(qiáng)度、良好的塑韌性、優(yōu)工性能和可焊性。近 鈦合金是由大量的 相和少量 鈦合金熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，還具備 β 鈦合金熱加工優(yōu)點(diǎn)，加之近 鈦合金本身耐蝕性優(yōu)異，而其中的 度和韌性，所以近 鈦合金是適合海洋用和船舶用材材料的設(shè)計(jì)中，一般要遵守 Al 當(dāng)量和 Mo 當(dāng)量準(zhǔn)則，公式（1-1）、（1-2）所示[25][Al]AlSn/3Zr/610Oeq Ni/0.8Mn/0.6Fe/0.5Co/0.9[Mo]MoTa/4Nb/3.3W/2V/1.4Cr/0.6eq l 當(dāng)量和 Mo 當(dāng)量的良好匹配是設(shè)計(jì)船用鈦合金重要的不同的匹配參數(shù)下，所對(duì)應(yīng)的鈦合金的焊接性能和應(yīng) 1-2 如下，可以看出，當(dāng) Al 當(dāng)量處于 6~9 時(shí)，Mo 當(dāng)量能和應(yīng)力腐蝕性能會(huì)得到良好的匹配。

圖 2-1 真空非自耗電弧爐和鈕扣錠(a) 真空非自耗電弧爐; (b) 真空非自耗電弧爐制備的紐扣錠2.2 微觀組織觀察2.2.1 X 射線物相分析（XRD）通過(guò)電火花線切割手段在紐扣錠最中心部位截取10×10×5mm3的長(zhǎng)方體薄超聲清洗后逐步采用 240#、400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#的砂紙進(jìn)打磨，最后利用拋光機(jī)將試樣拋光至在光學(xué)顯微鏡下無(wú)劃痕。所用儀器為 Empyr智能 X 射線衍射儀，將試樣放置載物臺(tái)后，設(shè)置如下實(shí)驗(yàn)參數(shù)：電壓 40 KV、流 40mA，掃描角度 10~90°，掃描速度 10°/min。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的衍射圖譜，利Jade 軟件進(jìn)行圖譜分析，將圖譜上的衍射峰通過(guò)對(duì)比 PDF 卡片來(lái)確定合金中相組成和相對(duì)含量。2.2.2 金相組織觀察（OM）通過(guò)電火花線切割手段在紐扣錠最中心部位截取10×10×5mm3的長(zhǎng)方體薄超聲清洗后逐步采用 240#、400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#的砂紙進(jìn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]國(guó)內(nèi)外鈦合金在海洋工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J]. 于宇,李嘉琪.  材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用. 2018(03)
[2]鈦及其合金的腐蝕[J]. 張睿,張慧霞,賈瑞靈,郭為民.  材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用. 2013(04)
[3]Sn-0.75Cu釬料接頭在NaCl溶液中的電化學(xué)腐蝕行為（英文）[J]. 高艷芳,程從前,趙杰,王麗華,李曉剛.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(04)
[4]Al、Sn、Cu元素對(duì)鈦合金力學(xué)性能及彈性模量的影響[J]. 王孟光,陳志強(qiáng),包淑娟,周洪強(qiáng).  材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用. 2011(06)
[5]鈦合金的腐蝕機(jī)理及耐蝕鈦合金的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 楊東,郭金明.  鈦工業(yè)進(jìn)展. 2011(02)
[6]正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析方法[J]. 彭海濱.  計(jì)量與測(cè)試技術(shù). 2009(12)
[7]鈦的腐蝕與鈍化機(jī)理電子理論研究[J]. 劉貴立.  物理學(xué)報(bào). 2008(07)
[8]鈦合金緊固件的腐蝕及其防護(hù)技術(shù)[J]. 黃曉霞,李榮強(qiáng),張艷霞.  材料保護(hù). 2008(06)
[9]艦船用鈦合金的應(yīng)用及發(fā)展方向[J]. 陳麗萍,婁貫濤.  艦船科學(xué)技術(shù). 2005(05)
[10]中國(guó)船用鈦合金的研究和發(fā)展[J]. 陳軍,趙永慶,常輝.  材料導(dǎo)報(bào). 2005(06)

博士論文
[1]合金元素對(duì)鑄造Ti-1100合金組織及性能影響[D]. 付彬國(guó).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]新型醫(yī)用β鈦合金的設(shè)計(jì)、制備及其固溶時(shí)效行為[D]. 許艷飛.中南大學(xué) 2012

碩士論文
[1]耐蝕Ti-Al-Nb-Zr-Mo合金的成分優(yōu)化及組織性能研究[D]. 陳才敏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]低彈性模量鈦合金相穩(wěn)定性與彈性性質(zhì)第一性原理研究[D]. 王俊.東南大學(xué) 2016
[3]合金化元素對(duì)Ti-Nb基合金的顯微組織和相關(guān)性能的影響[D]. 楊莎.湘潭大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2981883