【摘要】：高壓扭轉(zhuǎn)工藝(HPT)是一種典型的劇烈塑性變形工藝。通過這種工藝能有效細(xì)化材料的晶粒尺寸,從而在很大程度上改善材料的物理化學(xué)和力學(xué)性能,提高材料的塑性變形能力,該工藝尤其適用于難變形材料的塑性加工。HPT工藝已經(jīng)成為材料制備和性能優(yōu)化領(lǐng)域的研究熱點。本文采用相變電場輔助熱處理-高壓扭轉(zhuǎn)-再結(jié)晶電場輔助熱處理相結(jié)合的工藝對鋯合金試樣進行處理,并結(jié)合有限元模擬研究高壓扭轉(zhuǎn)過程中等效應(yīng)變的變化規(guī)律,對加工和熱處理后材料的微觀組織進行分析。本文運用Deform模擬軟件對不同壓力(3GPa、4GPa和5GPa)和不同扭轉(zhuǎn)圈數(shù)下(2πrad和4πrad)的高壓扭轉(zhuǎn)過程進行有限元模擬,得出了高壓扭轉(zhuǎn)過程中試樣內(nèi)部的等效應(yīng)變變化規(guī)律。通過對比不同工藝參數(shù)下試樣的等效應(yīng)變分布,得出了加載壓力、相對扭轉(zhuǎn)角度和摩擦因子對高壓扭轉(zhuǎn)工藝的影響規(guī)律。運用Deform模擬軟件對不同高徑比試樣的高壓扭轉(zhuǎn)過程進行模擬,通過對比不同高徑比試樣內(nèi)部等效應(yīng)變的分布規(guī)律,分析了高徑比對高壓扭轉(zhuǎn)工藝的影響。本文首先將鋯合金原始試樣進行700℃保溫5min的相變電場輔助熱處理,使材料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^強塑性變形能力的β相組織,然后將熱處理后的試樣進行5GPa-4πrad高壓扭轉(zhuǎn)加工,最后將試樣在不同溫度下(500℃、600℃、650℃、680℃和700℃)和不同保溫時間(0.5 min、1 min、2 min、5 min、15 min和25 min)進行再結(jié)晶電場輔助熱處理,對熱處理后的試樣進行顯微金相觀察和XRD衍射分析,得出了不同熱處理工藝對鋯合金試樣組織和相組成的影響規(guī)律。使用TEM、EBSD等顯微成像技術(shù)對熱處理后的試樣微觀組織和顯微織構(gòu)進行分析,確定了不同熱處理溫度及保溫時間對試樣微觀組織、顯微織構(gòu)和再結(jié)晶行為的影響規(guī)律。
【圖文】：

合金材料的研究現(xiàn)狀鋯合金具有極低的熱中子俘獲截面和較好的機械加工性能，可以堆中鈾燃料元件的包殼和壓力管，能經(jīng)受高溫、高壓、強腐蝕、考驗，因此在核工業(yè)及化工領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用[18,19]。鋯分及其分布對材料的力學(xué)性能、應(yīng)力腐蝕行為以及輻照尺寸變化影響[20]。因此，強變形過程中鋯合金織構(gòu)的演變機理和取向分布的重點研究內(nèi)容。Chosson 等人[8]研究了富氧 相鋯合金的蠕變流動與斷裂行為，圖b-c%O 合金試樣的制備工藝及熱機械性能測試過程示意圖。通過在向蠕變試驗，對含氧量為 10~30％的材料的高溫粘塑性流動模型和征。蠕變增強和韌脆轉(zhuǎn)變被量化為氧含量和試驗溫度的函數(shù)，并動本構(gòu)方程和經(jīng)驗斷裂準(zhǔn)則。

- 3 -b) 應(yīng)變量為 0.5圖 1-2 不同應(yīng)變量下鋯合金的功率耗散圖ro 等[47]研究了鋯合金相變過程中的織構(gòu)變化，利用高能同軋鋯合金在 →β 相轉(zhuǎn)變過程中的織構(gòu)進行了原位測量。行熱處理，在其中利用二維 X 射線探測器連續(xù)捕捉衍射得高質(zhì)量的定量織構(gòu)信息。給出了高溫 β 相織構(gòu)的實驗長大的證據(jù)。[20]研究了鋯合金塑性變形過程中的變形機理，，不同溫度變規(guī)律及其對板材各項性能的影響。由于材料內(nèi)部存在軋制變形后表現(xiàn)出較為明顯的各向異性。此外，鋯合金
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG306

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2705708