鈦（Ti）與Ti合金具有諸多優(yōu)異的理化特性,如密度低、比強度高及良好的抗腐蝕能力等,在各類高端領(lǐng)域及日常生活中已得到廣泛應用。尤其是在海洋工程與船舶制造行業(yè)中,得益于鈦合金兼具優(yōu)異的力學性能與抗腐蝕能力,因此展現(xiàn)出廣闊的應用前景。然而傳統(tǒng)Ti合金已經(jīng)很難滿足當下日益惡劣的服役環(huán)境所提出的苛刻要求�；诤Ｑ笥媒Y(jié)構(gòu)材料的性能指標及現(xiàn)有研究結(jié)果,合金元素鋯（Zr）可以通過合金化的方式顯著提升與改善Ti合金的多方面性能。本文以α型TiZrAlB合金為研究對象,通過優(yōu)化合金成分、調(diào)節(jié)變形及熱處理工藝,開發(fā)了新型TiZrAlB合金體系,研究了合金的強韌化機制,揭示了合金中微觀組織結(jié)構(gòu)與強韌化及腐蝕行為之間的關(guān)聯(lián)性,促進了新型高強耐蝕結(jié)構(gòu)材料研究工作的發(fā)展。在實驗室研究階段,利用真空非自耗電弧爐制備得到一系列成分不同的TiZrAlB合金鑄錠。研究發(fā)現(xiàn),Zr的添加使鑄態(tài)組織得到細化,合金的強度、硬度在固溶強化作用下隨Zr含量的增加而增加,而塑性略有下降。經(jīng)930℃軋制淬火后,部分合金組織中的α相板條晶發(fā)生了嚴重的彎曲與扭折,其余合金中則顯示為針狀的α′馬氏體組織,且強度隨組織的細化得到提升,當Zr含量... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

鈦的HCP和BCC晶體結(jié)構(gòu)示意圖[24]

燕山大學工學博士學位論文-4-使得棱柱面間距增加，導致了基面上的堆垛密度降低，利于滑移在棱柱面上的開動。并且改變HCP的任一晶格常數(shù)(如間隙原子或置換原子的引入)均會造成α-Ti性能的變化。圖1-2展示了α-Ti(HCP)的三個激活滑移系[24]。圖1-2α-Ti(HCP)的三個激活滑移系[24]Fig.1-2ThreeslipsystemsofTiwithHCPstructure[24]隨著從β相區(qū)冷卻下來時，β-Ti轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ti，而β→α的相變過程是鈦合金中最重要基礎相變之一。BCC結(jié)構(gòu)的β相與HCP結(jié)構(gòu)的α之間存在著嚴格的伯格斯取向關(guān)系，即{0002}α//{110}β與<11-20>α//<111>β，如圖1-3所示[25]。由于晶體對稱性，β晶胞擁有6個滑移面和2個滑移方向，結(jié)合α/β結(jié)構(gòu)之間的取向繼承關(guān)系，決定了一個原始的β晶粒內(nèi)部可能存在12種晶體學取向的α相，這種取向變化可由宏觀上的金相組織體現(xiàn)出來。但是在實際的變化過程中，上述的12種取向的變體不會同時等幾率出現(xiàn)，只有少數(shù)取向的α相可以形成，這種α相局部擇優(yōu)取向生長的現(xiàn)象被稱作是β→α相變過程中的變體選擇。鈦合金的力學性能不僅受α相空間形態(tài)分布(即不同相或顯微組織的形貌及尺寸體現(xiàn))和宏觀晶體學分布(即織構(gòu)等晶體取向的強弱)影響，還與α相的變體選擇有關(guān)。圖1-3β→α相變的Burgers關(guān)系及Burgers方向上的變體選擇[25]Fig.1-3Burgersrelationshipdiagramsandvariantselectionofβtoαtransformation[25]

燕山大學工學博士學位論文-4-使得棱柱面間距增加，導致了基面上的堆垛密度降低，利于滑移在棱柱面上的開動。并且改變HCP的任一晶格常數(shù)(如間隙原子或置換原子的引入)均會造成α-Ti性能的變化。圖1-2展示了α-Ti(HCP)的三個激活滑移系[24]。圖1-2α-Ti(HCP)的三個激活滑移系[24]Fig.1-2ThreeslipsystemsofTiwithHCPstructure[24]隨著從β相區(qū)冷卻下來時，β-Ti轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ti，而β→α的相變過程是鈦合金中最重要基礎相變之一。BCC結(jié)構(gòu)的β相與HCP結(jié)構(gòu)的α之間存在著嚴格的伯格斯取向關(guān)系，即{0002}α//{110}β與<11-20>α//<111>β，如圖1-3所示[25]。由于晶體對稱性，β晶胞擁有6個滑移面和2個滑移方向，結(jié)合α/β結(jié)構(gòu)之間的取向繼承關(guān)系，決定了一個原始的β晶粒內(nèi)部可能存在12種晶體學取向的α相，這種取向變化可由宏觀上的金相組織體現(xiàn)出來。但是在實際的變化過程中，上述的12種取向的變體不會同時等幾率出現(xiàn)，只有少數(shù)取向的α相可以形成，這種α相局部擇優(yōu)取向生長的現(xiàn)象被稱作是β→α相變過程中的變體選擇。鈦合金的力學性能不僅受α相空間形態(tài)分布(即不同相或顯微組織的形貌及尺寸體現(xiàn))和宏觀晶體學分布(即織構(gòu)等晶體取向的強弱)影響，還與α相的變體選擇有關(guān)。圖1-3β→α相變的Burgers關(guān)系及Burgers方向上的變體選擇[25]Fig.1-3Burgersrelationshipdiagramsandvariantselectionofβtoαtransformation[25]

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]海洋環(huán)境下激光立體成形鈦合金板的腐蝕疲勞損傷[J]. 方雄,謝昌宏,劉軍,耿小亮.  熱加工工藝. 2019(14)
[3]真空自耗電弧熔煉制備鈦合金技術(shù)的研究進展[J]. 劉欣欣.  工業(yè)加熱. 2019(03)
[4]鈦及鈦合金真空熔煉技術(shù)研究進展[J]. 楊歡,楊曉康,杜晨,原張曉,魏芬絨,羅斌莉,王海.  世界有色金屬. 2019(08)
[5]海洋橋梁工程輕質(zhì)、高強、耐久性結(jié)構(gòu)材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J]. 吳智深,劉加平,鄒德輝,汪昕,史健喆.  中國工程科學. 2019(03)
[6]固溶-時效熱處理工藝對近β鈦合金顯微組織演化與力學性能的影響（英文）[J]. 武川,詹梅.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(05)
[7]工業(yè)環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復研究現(xiàn)狀[J]. 郭小華,于英俊,王玲,惠云玲.  工業(yè)建筑. 2019(01)
[8]艦船海水管路腐蝕與防護技術(shù)研究進展[J]. 信世堡.  裝備環(huán)境工程. 2018(11)
[9]海洋環(huán)境下碳鋼與船用鈦合金的腐蝕行為研究[J]. 馮麗,蔡琦.  機械制造. 2018(08)
[10]TC18鈦合金在海洋大氣環(huán)境中的腐蝕行為研究[J]. 朱玉琴,蘇艷,舒暢,舒德學.  裝備環(huán)境工程. 2018(03)

博士論文
[1]高強度TiZrAl合金的制備及組織性能研究[D]. 蔣曉軍.燕山大學 2015

碩士論文
[1]鈦合金在NaCl溶液中的失效行為與機理[D]. 王碩.江蘇科技大學 2018



本文編號：3600011