本文關鍵詞：二元Ti-Nbβ鈦合金的塑性變形機制

  更多相關文章： β相穩(wěn)定性 塑性變形機制 Z形板條 電子衍射 模擬花樣

【摘要】：Ti-Nb系β鈦合金具有良好的生物相容性、低彈性模量、高強度、良好耐磨性和耐腐蝕性等,可作為人體植入物,是最理想的醫(yī)用鈦合金之一。研究二元βTi-Nb合金的變形機制,有助于理解多元βTi-Nb合金的塑性變形行為和設計力學性能優(yōu)良的βTi-Nb合金。另外,β鈦合金中孿晶、ω相和α"相都存在多種等效位向的變體,這使得電子衍射分析變得復雜和困難。本文首先通過分析β鈦合金中各相位向關系并模擬各種復合衍射花樣,以有效分析實際的復雜衍射花樣;用透射電子顯微技術(shù)系統(tǒng)研究了成分分別為Ti-40Nb、Ti-50Nb、Ti-65Nb、Ti-85Nb(質(zhì)量分數(shù))的β鈦合金的相穩(wěn)定性、塑性變形機制,并探討相穩(wěn)定性對塑性變形機制的影響。得到以下主要結(jié)論:1、基體β相中存在4種位向的{112}111孿晶(即4個變體)、4個ω相變體及6個α"相變體,每個位向的{112}111孿晶或ω相有3個可能的共111軸的{112}慣習面。衍射花樣模擬結(jié)果表明,分別在基體[011]、[012]和[1-13]三個晶帶軸下:4個位向的{112}111孿晶中都只有2個同時出現(xiàn)與基體花樣呈孿晶對稱關系的衍射花樣;4個ω變體中均只有2個同時出現(xiàn)可反映位向關系的衍射花樣;ω相的衍射規(guī)律與{112}111孿晶完全相同,即當入射電子束與任意一個可能的慣習面平行,特征斑點就會顯現(xiàn)。在基體[100]、[011]、[1-13]三個晶帶軸下,6個α"變體中分別只有2個、1個、3個同時出現(xiàn)特征斑點。實驗中拍到的ω、α"電子衍射花樣比模擬花樣斑點更多,說明發(fā)生了二次衍射。2、透射電鏡分析可知,Ti-40Nb塑性變形時發(fā)生應力誘發(fā)α"相變和位錯滑移,Ti-50Nb塑性變形時主要發(fā)生{112}111孿生和應力誘發(fā)ω相變,不僅可以產(chǎn)生單方向的孿晶和ω板條,還能產(chǎn)生V形ω、Z形孿晶-ω板條,Ti-65Nb中主要發(fā)生位錯滑移,有極少量的應力誘發(fā)ω相變,Ti-85Nb塑性變形時只有位錯滑移。非熱ω相的相對衍射強度變化表明,Ti-Nb合金中β相穩(wěn)定性隨著Nb含量增加而升高。因此:當β相穩(wěn)定性較低時,βTi-Nb合金塑性變形時容易發(fā)生α"馬氏體相變;當β相穩(wěn)定性適中時,容易發(fā)生應力誘發(fā)ω相變和{112}111孿生;當β相穩(wěn)定性進一步升高時,塑性變形只能通過位錯滑移進行。3、Ti-50Nb中的Z形組織中,一個方向板條全是{112}111孿晶另一個方向板條全是ω相,慣習面分別為(1-21)和(11-2),該特殊結(jié)構(gòu)的形成過程如下:首先,(1-21)面上一個1/2[111]螺位錯可以分解為3個1/6[111]不全位錯,1/6[111]位錯在連續(xù)的(1-21)面上滑移,形成(1-21)[111]孿晶。當1/6[111]不全位錯運動到(0-11)面時被阻礙,應力上升迫使擴展位錯收縮成新的1/2[111]螺位錯并交滑移到(11-2)面。1/2[111]螺位錯分解為1/12[111]、1/3[111]和1/12[111]不全位錯并分別在連續(xù)的(11-2)面上滑移,形成了ω相。由此交替反復,便形成了規(guī)則排布的Z形孿晶-ω板條組織。合金中形成該Z形板條需要以下必要條件:1)相對較高的β相穩(wěn)定性,2)適中的{112}面層錯能,3)(0-11)面阻擋不全位錯的繼續(xù)運動,4)應力在兩慣習面上的不對稱分布。
【關鍵詞】：β相穩(wěn)定性 塑性變形機制 Z形板條 電子衍射 模擬花樣
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 引言9
• 1.2 βTi-Nb系合金及應用9-16
• 1.2.1 二元Ti-Nbβ 合金9-11
• 1.2.2 多元Ti-Nbβ 合金11-16
• 1.3 βTi-Nb系合金的塑性變形機制16-22
• 1.3.1 位錯滑移16-17
• 1.3.2 機械孿生17-18
• 1.3.3 應力誘發(fā) ω 相變18-20
• 1.3.4 應力誘發(fā) α"相變20-21
• 1.3.5 塑性變形與 β 相穩(wěn)定性的關系21-22
• 1.4 課題研究意義及研究內(nèi)容22-24
• 第2章 實驗材料及研究方法24-28
• 2.1 合金制備24-25
• 2.2 研究測試方法25-28
• 2.2.1 壓縮實驗25-26
• 2.2.2 透射電鏡（TEM）表征26-28
• 第3章 β 鈦合金中的位向關系轉(zhuǎn)換及衍射花樣模擬28-51
• 3.1 {112}<111>孿晶與基體 β 相的位向關系及轉(zhuǎn)換28-30
• 3.2 {112}<111>孿晶與 β 相復合電子衍射花樣的模擬30-33
• 3.3 ω 相與 β 相的位向關系及轉(zhuǎn)換33-35
• 3.4 ω 相與 β 相復合電子衍射花樣的模擬35-39
• 3.5 α"相與 β 相的位向關系及轉(zhuǎn)換39-43
• 3.6 α"相與 β 相復合電子衍射花樣的模擬43-48
• 3.7 多相復合衍射花樣的模擬48-50
• 3.8 本章小結(jié)50-51
• 第4章 相穩(wěn)定性對 βTi-Nb合金塑性變形機制的影響51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 Ti-Nb合金變形前后的顯微結(jié)構(gòu)51-59
• 4.2.1 Ti-40Nb51-54
• 4.2.2 Ti-50Nb54-57
• 4.2.3 Ti-65Nb57-58
• 4.2.4 Ti-85Nb58-59
• 4.3 二元Ti-Nbβ 合金的相穩(wěn)定性59-61
• 4.4 二元Ti-Nbβ 合金的塑性變形機制61-62
• 4.5 相穩(wěn)定性對塑性變形機制的影響62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-65
• 第5章 Z形孿晶-ω 組織的研究65-75
• 5.1 引言65
• 5.2 Z形孿晶-ω 的慣習面65-67
• 5.3 Z形孿晶-ω 中的(0-11)面67-69
• 5.4 Z形孿晶-ω 的形成過程69-72
• 5.5 Z形孿晶-ω 的形成條件72-73
• 5.6 本章小結(jié)73-75
• 第6章 全文結(jié)論75-77
• 參考文獻77-87
• 致謝87-88
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的文章88-90

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郭文淵;亞穩(wěn)β型Ti-Nb-Ta-Zr-O合金的顯微組織與性能[D];上海交通大學;2008年

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本文編號：1104489