多晶體材料晶粒的擇優(yōu)取向（織構(gòu)）強(qiáng)烈影響著多晶體材料性能的各向異性，進(jìn)而直接影響材料的物理和力學(xué)性能，明確材料在不同加工工藝條件下織構(gòu)演變規(guī)律至關(guān)重要，有利于優(yōu)化加工工藝從而預(yù)測(cè)和改善產(chǎn)品最終性能；多晶體材料的晶界結(jié)構(gòu)與性質(zhì)強(qiáng)烈影響著晶界遷動(dòng)、溶質(zhì)原子在晶界的偏聚等現(xiàn)象以及材料的力學(xué)和物理性能等，基于晶界控制和設(shè)計(jì)來(lái)改進(jìn)材料性能已成為材料科學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。所以，在材料研制和改性過(guò)程中，弄清楚材料晶界結(jié)構(gòu)及不同形變條件下的形變行為對(duì)于優(yōu)化加工工藝、控制顯微組織演變和織構(gòu)演變規(guī)律至關(guān)重要。本文針對(duì)西北有色金屬研究院于2005年自主設(shè)計(jì)和研發(fā)的新型近β型生物醫(yī)用鈦合金TLM（Low Modulus Titanium，名義成分Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb），分析不同形變條件下組織和織構(gòu)演變規(guī)律，深入研究了TLM鈦合金在冷、熱變形條件下的形變機(jī)理，建立形變參數(shù)與組織結(jié)構(gòu)及織構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，探討晶界分布特征及機(jī)理，為T(mén)LM生物醫(yī)用鈦合金組織控制、加工參數(shù)優(yōu)化和改善力學(xué)性能等生產(chǎn)研究過(guò)程的提供重要技術(shù)支持。本文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下： 基于不同形變量條件下的室溫壓縮試驗(yàn)，揭示了固溶處理態(tài)TLM鈦合金室溫壓縮變形機(jī)理、微觀組織結(jié)構(gòu)及織構(gòu)演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其形變機(jī)理主要涉及位錯(cuò)滑移和孿生，同時(shí)變形過(guò)程中存在應(yīng)力誘發(fā)α"相變；在5%壓縮量形變時(shí)，織構(gòu)強(qiáng)度最低，應(yīng)力誘發(fā)馬氏體α"相晶面趨向于{220}面的擇優(yōu)取向；壓縮量在10%～50%范圍內(nèi)，β相形變織構(gòu)聚集于{111}110和{111}112取向，且取向密度隨應(yīng)變量的增加而增強(qiáng)；相比較原始織構(gòu)強(qiáng)度，形變織構(gòu)強(qiáng)度呈現(xiàn)降低-升高-降低的演變規(guī)律。 建立了固溶處理態(tài)TLM鈦合金在試驗(yàn)條件下的加工圖，分析了組織演變規(guī)律，揭示了TLM鈦合金的高溫變形行為，為優(yōu)化熱加工工藝參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。結(jié)果表明，合金在試驗(yàn)條件下的熱變形過(guò)程中不存在失穩(wěn)區(qū)；在形變溫度為850℃、應(yīng)變速率為0.01s-1熱變形條件區(qū)域，能量耗散效率具有最大值，為36%。 研究了TLM鈦合金在不同條件下熱變形織構(gòu)組份及其演變規(guī)律，結(jié)合組織結(jié)構(gòu)闡明了織構(gòu)演變的內(nèi)在機(jī)理，為基于織構(gòu)領(lǐng)域的TLM工藝改性研究奠定了基礎(chǔ)，提供了技術(shù)支持。結(jié)果表明，隨著形變溫度的升高，TLM合金織構(gòu)強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高再降低的演變規(guī)律；850℃形變溫度條件下具有織構(gòu)強(qiáng)度最低值，TLM合金晶粒取向更趨于隨機(jī)分布狀態(tài)；隨著應(yīng)變速率的升高，TLM合金織構(gòu)強(qiáng)度呈現(xiàn)逐步升高的演變規(guī)律；隨著形變量的增加，形變織構(gòu)強(qiáng)度呈現(xiàn)升高-降低-升高的演變規(guī)律。 基于不同形變條件下的小變形量室溫壓縮試驗(yàn)，研究了TLM合金在不同形變條件下的晶界特征分布，揭示了其晶界取向角度的變化規(guī)律及CSL（重合位置點(diǎn)陣晶界）特殊晶界的演變規(guī)律。結(jié)果表明，隨著應(yīng)變速率由0.001s-1升高到1s-1，形變量由3%增加到4%，3°取向角附近晶界的數(shù)量明顯增加；1s-1應(yīng)變速率、3%～4.5%形變條件下，隨形變量的增加，Σ29特殊晶界數(shù)量明顯增加；隨著形變量增加到4.5%，Σ3和Σ13特殊晶界數(shù)量明顯減少，Σ11和Σ29特殊晶界數(shù)量明顯增加，Σ39特殊晶界數(shù)量減少。



本文編號(hào)：2501173