鈦合金比強度高、耐蝕性好、生物相容性,因而被廣泛應(yīng)用于航空航天、能源化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。部分Ti-Mo系β鈦合金的室溫塑性變形機制較為特殊,具有良好的力學(xué)性能和優(yōu)異的室溫加工性能。不同熱處理工藝處理后,β鈦合金的變形前初始組織不同,室溫變形機制不同,合金力學(xué)性能出現(xiàn)較大差異。本文以近β鈦合金Ti-10Mo-1Fe為研究對象,研究了晶粒尺寸、變形前初始組織、變形方式對合金變形機制和力學(xué)性能的影響。固溶水冷合金的主要室溫變形機制是{332}<113>孿生和應(yīng)力誘導(dǎo)斜方馬氏體α"相,變形后期逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲诲e滑移;變形過程中還有少量應(yīng)力誘導(dǎo)ω相、{112}<111>孿晶生成。固溶水冷合金強度適中,室溫延伸率極高,這主要是由于變形過程中生成的{332}<113>孿晶起到了動態(tài)細(xì)化晶粒的作用。合金拉伸/壓縮強度受到細(xì)晶強化和孿晶強化的綜合作用,相變溫度以上810℃、840℃固溶合金細(xì)晶強化效果明顯,孿晶強化效果略弱;900℃固溶合金反之;870℃固溶合金兩者綜合效果較好,合金的壓縮/拉伸強度較高、延伸率適中。相變溫度以下780℃固溶合金強度升高,延伸率降低,性能... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

TB9合金室溫壓縮應(yīng)變量為19%的SEM組織[26]

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3移所需的臨界分切應(yīng)力遠小于孿生。體心立方金屬室溫變形時具有12個滑移系，滑移面為{110}，滑移方向是<111>[25]。關(guān)于β鈦合金的研究表明，TB9[26]、Ti-10Mo-3Fe、Ti-10Mo-5Fe[27]、Ti-5553[28]等合金均以位錯滑移的方式進行室溫變形。圖1.1為TB9合金室溫壓縮變形的位錯滑移掃描組織，圖中滑移線呈彎曲線狀，此外還能觀察到顯著的交滑移（crossslip）和滑移臺階（glidestep）。圖1.1TB9合金室溫壓縮應(yīng)變量為19%的SEM組織[26]Fig.1.1SEMimagesoftheTB9alloywithcompressivestrainof19%.[26]（2）孿生圖1.2Ti-3Al-5Mo-7V-3Cr合金室溫壓縮變形的(a)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線；(b)加工硬化速率曲線[37]Fig.1.2Truestress-truestraincurve(a)andthecorrespondingstrainhardeningratecurve(b)oftheTi-3573alloyaftercompressivedeformationatroomtemperature.[37]孿生，是指晶體在切應(yīng)力的作用下某部分沿孿晶面向?qū)\生方向發(fā)生切變的過程[29]。在這個過程中，孿生帶的晶格位向發(fā)生變化，其余部分晶格未發(fā)生變化[29]。孿生一般發(fā)生在應(yīng)變量較小時，或者材料沒有足夠的滑移系進行滑移變形時（如HCP結(jié)構(gòu)的材料）。形變孿晶（也稱為機械孿晶）是孿生變形的產(chǎn)物，β鈦合金中有兩種形變孿晶－{112}<111>孿晶和{332}<113>孿晶。其中，{112}<111>孿晶較為常見，{332}<113>孿晶僅在部分β穩(wěn)定性較低、晶粒較粗大的特殊β型鈦合金中生成。1971年，Blackburn等[30]人首次在Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn合金中觀察到{332}<113>機械孿晶。2003年T．Saito[31]等人研發(fā)的Gum合金引發(fā)了大量關(guān)于(a)(b)

方馬氏體相[38]。嚴(yán)格地說，應(yīng)力誘導(dǎo)斜方馬氏體α"相可分為應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相和應(yīng)變誘導(dǎo)馬氏體相，分別產(chǎn)生于材料屈服前和屈服后[38]。應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體α"相與β相基體間位向關(guān)系為[100]β//[100]α"，[011]β//[010]α"和[0-11]β//[001]α"[39]。鈦合金室溫變形過程中若生成應(yīng)力/應(yīng)變誘導(dǎo)馬氏體相，其顯著特征是工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線或真應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)“雙屈服”現(xiàn)象。圖1.3為Ti-1023合金室溫變形應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)的雙屈服現(xiàn)象[40]，圖中firstyield和secondyield分別表示合金發(fā)生一次屈服和二次屈服。圖1.3Ti-1023合金室溫拉伸變形工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線[40]Fig.1.3Truestress-truestraincurveoftheTi-1023alloyaftertensiledeformationatroomtemperature.[40]（4）應(yīng)力誘導(dǎo)ω相β鈦合金中常以切變方式出現(xiàn)應(yīng)力誘導(dǎo)ω相（六方結(jié)構(gòu)），其與β相間的關(guān)系為：[111]β//[0001]ω和(1-10)β//(11-20)ω[41]。根據(jù)ω相形成過程的差異可將其分為淬火ω相（athermalωphase，無熱ω相）、時效ω相（isothermalωphase，等溫ω相）和應(yīng)力誘導(dǎo)ω相（deformationinducedωphase）[41]。應(yīng)力誘導(dǎo)ω相常在{332}<113>firstyieldsecondyield

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本文編號：3120630