本文關(guān)鍵詞：制備工藝對Zr-Co-Al合金組織和性能的影響及合金的變形行為研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)對材料強(qiáng)度和硬度要求的逐漸提高,金屬材料作為現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)步的基石,人們對其各方面性能的期待也越來越高。金屬間化合物合金,尤其是等原子比Zr-Co系合金,在擁有較高硬度和強(qiáng)度的同時在室溫下也存在一定塑韌性,這種材料變形和強(qiáng)化的機(jī)理尚有待進(jìn)一步研究,其工程應(yīng)用前景亦亟待拓展。本論文以拓展Zr-Co合金在核反應(yīng)堆殼體材料中的應(yīng)用為切入點,采用快速凝固水冷銅模吸鑄工藝分別制備了Zr49.5C049.5Al1、Zr49Co49Al2和Zr48.5C048.5Al3三種成分的棒材、板材和偽鑄錠,通過普通鑄造及不同的后續(xù)機(jī)械熱處理工藝制備了的Zr49Co49Al2成分板材。利用X射線衍射分析儀(XRD)、X射線光電子能譜分析儀(XPS)、光學(xué)金相顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征了Zr-Co-Al合金的組織和微觀結(jié)構(gòu);利用差示掃描量熱儀(DSC)測試合金的熱力學(xué)特征；利用維氏硬度計和萬能力學(xué)試驗機(jī)檢測Zr-Co-Al合金的力學(xué)性能,測試了普通鑄造板材在不同溫度下的力學(xué)性能。通過上述實驗研究了較低A1含量對快速凝固Zr-Co合金組織和性能的影響,探索了普通鑄造工藝輔以不同機(jī)械熱處理工藝而獲得均勻無缺陷Zr-Co-Al合金的方法,對比研究了從室溫至高溫環(huán)境中Zr-Co-Al合金的強(qiáng)化機(jī)制和變形機(jī)理。研究結(jié)果表明：在快速凝固棒材、板材和偽鑄錠中,Zr49Co49Al2均獲得了相對較好的力學(xué)性能,其極限壓縮強(qiáng)度和壓縮率分別為2891MPa和62.6%,這與其較小的晶粒尺寸和晶粒內(nèi)部均勻彌散分布的第二相密切相關(guān)。采用普通鑄造制備出了成分配比滿足設(shè)計要求的Zr49Co49Al2合金,擴(kuò)散退火后合金的晶粒長大,合金成分更加均勻；30%壓下量的熱軋后,合金平均晶粒尺寸較小,相成分均勻,B33相有少量出現(xiàn),鑄造缺陷較少,室溫下拉伸延伸率和極限壓縮塑性分別為2.4%和31.0%。Zr49Co49Al2合金在不同溫度下的斷裂機(jī)制均為沿晶脆性斷裂,室溫時相對細(xì)小的晶粒起到細(xì)晶強(qiáng)韌化的作用,基體上含有的部分B33脆性相使材料的強(qiáng)度保持較高水平,變形過程中存在一定的加工硬化現(xiàn)象。金屬在高溫下蠕變機(jī)制發(fā)揮作用,塑韌性有所升高,但強(qiáng)度降低。500℃時,新相AhCoZr6生成并彌散分布,通過第二相強(qiáng)化作用影響材料性能。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.414

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