鋯及鋯合金具有較低的彈性模量,良好的生物相容性,優(yōu)異的耐蝕性以及低的磁化系數(shù)等優(yōu)異的性能,在生物移植材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。已有研究發(fā)現(xiàn)Zr-Nb二元合金和Zr-Nb-Ti三元合金體系中存在有較大的混溶間隙,這為設(shè)計(jì)具有調(diào)幅分解的Zr-Nb和Zr-Nb-Ti合金提供了可能。因此,本文以Zr-Nb合金和Zr-Nb-Ti合金作為研究對(duì)象,利用相場(chǎng)方法研究這兩種合金調(diào)幅分解機(jī)制和顯微組織的演化過程。首先構(gòu)建了Zr-Nb二元合金和Zr-Nb-Ti三元合金調(diào)幅分解相場(chǎng)模型,并對(duì)相場(chǎng)模型進(jìn)行了熱力學(xué)分析;然后,利用相場(chǎng)方法對(duì)Zr-Nb合金簡(jiǎn)單調(diào)幅分解過程(忽略彈性應(yīng)變能)和調(diào)幅分解過程進(jìn)行了模擬,并研究了合金成分、時(shí)效溫度和外加應(yīng)變對(duì)調(diào)幅分解過程的影響;在此基礎(chǔ)上,對(duì)Zr-Nb-Ti三元合金系的調(diào)幅分解過程進(jìn)行了相場(chǎng)模擬,研究了合金成分和時(shí)效溫度對(duì)調(diào)幅分解過程的影響。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:(1)構(gòu)建了Zr-Nb合金和Zr-Nb-Ti合金調(diào)幅分解相場(chǎng)模型。研究結(jié)果表明,通過對(duì)相場(chǎng)模型的熱力學(xué)分析可以發(fā)現(xiàn),模型的熱力學(xué)曲線呈現(xiàn)雙井型,滿足調(diào)幅分解發(fā)生的熱力學(xué)條件。(2)利用相場(chǎng)方法對(duì)Zr-Nb二...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 Zr-Nb基合金的特點(diǎn)及應(yīng)用
        1.2.1 生物可植入硬組織材料
        1.2.2 Zr-Nb合金相圖及晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.3 Zr-Nb-Ti合金相圖及晶體結(jié)構(gòu)
    1.3 調(diào)幅分解
        1.3.1 調(diào)幅分解的定義
        1.3.2 調(diào)幅分解發(fā)展歷史
        1.3.3 相圖中的可混溶間隙和調(diào)幅區(qū)域
        1.3.4 調(diào)幅分解的熱力學(xué)
        1.3.5 調(diào)幅分解的動(dòng)力學(xué)
        1.3.6 調(diào)幅強(qiáng)化
    1.4 相場(chǎng)方法及在調(diào)幅分解組織模擬中的應(yīng)用
        1.4.1 相場(chǎng)方法的發(fā)展歷史
        1.4.2 相場(chǎng)方法
        1.4.3 相場(chǎng)方法的求解
        1.4.4 相場(chǎng)方法與調(diào)幅分解相變動(dòng)力學(xué)過程模擬的應(yīng)用
    1.5 本文研究目的和主要內(nèi)容
第2章 調(diào)幅分解相場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 相場(chǎng)模型中的相變驅(qū)動(dòng)力
        2.2.1 總自由能
        2.2.2 體自由能
        2.2.3 梯度能
        2.2.4 彈性應(yīng)變能
        2.2.5 外場(chǎng)能
    2.3 演化方程和數(shù)值解
        2.3.1 Cahn-Hilliard方程
        2.3.2 力學(xué)平衡方程
        2.3.3 有限元弱形式的推導(dǎo)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 Zr-Nb合金簡(jiǎn)單調(diào)幅分解過程的模擬
    3.1 引言
    3.2 Zr-Nb合金簡(jiǎn)單調(diào)幅分解相場(chǎng)模型
        3.2.1 Cahn-Hilliard方程
        3.2.2 有限元弱形式的推導(dǎo)
        3.2.3 計(jì)算條件
        3.2.4 熱力學(xué)分析
    3.3 Nb含量對(duì)Zr-Nb合金簡(jiǎn)單調(diào)幅分解過程的影響
        3.3.1 調(diào)幅分解組織形貌
        3.3.2 振幅與波長(zhǎng)
        3.3.3 體積分?jǐn)?shù)
    3.4 時(shí)效溫度對(duì)Zr-50Nb合金簡(jiǎn)單調(diào)幅分解過程的影響
        3.4.1 調(diào)幅分解組織形貌
        3.4.2 振幅與波長(zhǎng)
        3.4.3 體積分?jǐn)?shù)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 彈性能作用下的Zr-Nb合金調(diào)幅分解過程的模擬
    4.1 引言
    4.2 Zr-Nb合金調(diào)幅分解相場(chǎng)模型
        4.2.1 Cahn-Hilliard方程
        4.2.2 力學(xué)平衡方程
        4.2.3 有限元弱形式的推導(dǎo)
        4.2.4 計(jì)算條件
        4.2.5 熱力學(xué)分析
    4.3 Nb含量對(duì)Zr-Nb合金調(diào)幅分解過程的影響
        4.3.1 調(diào)幅分解組織形貌
        4.3.2 振幅與波長(zhǎng)
        4.3.3 體積分?jǐn)?shù)
    4.4 時(shí)效溫度對(duì)Zr-50Nb合金調(diào)幅分解過程的影響
        4.4.1 調(diào)幅分解組織形貌
        4.4.2 振幅與波長(zhǎng)
        4.4.3 體積分?jǐn)?shù)
    4.5 外加應(yīng)變對(duì)Zr-50Nb合金調(diào)幅分解過程的影響
        4.5.1 調(diào)幅分解組織形貌
        4.5.2 振幅與波長(zhǎng)
        4.5.3 體積分?jǐn)?shù)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 Zr-Nb-Ti合金簡(jiǎn)單調(diào)幅分解過程的模擬
    5.1 引言
    5.2 Zr-Nb-Ti合金簡(jiǎn)單調(diào)幅分解相場(chǎng)模型
        5.2.1 Cahn-Hilliard方程
        5.2.2 力學(xué)平衡方程
        5.2.3 有限元弱形式的推導(dǎo)
        5.2.4 計(jì)算條件
        5.2.5 熱力學(xué)分析
    5.3 Ti含量對(duì)Zr-Nb-Ti合金調(diào)幅分解過程的影響
        5.3.1 調(diào)幅組織形貌
        5.3.2 振幅與波長(zhǎng)
    5.4 時(shí)效溫度對(duì)Zr-Ti-Nb合金調(diào)幅分解過程的影響
        5.4.1 調(diào)幅組織形貌
        5.4.2 振幅與波長(zhǎng)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3829189