發(fā)布時(shí)間：2020-07-11 01:07

【摘要】： 在國(guó)家自然科學(xué)基金資助下，本研究采用光學(xué)金相顯微鏡，掃描電鏡(SEM)、電子探針(EMSM)、透射電鏡(TEM)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、力學(xué)性能(包括微屈服強(qiáng)度σ_(mys))等測(cè)試技術(shù)，較詳盡和深入地研究了“七五”、“八五”計(jì)劃期間用戶(hù)一直希望解決的慣性導(dǎo)航和光學(xué)鏡體鈹材一個(gè)十分重要的問(wèn)題：微屈服行為及機(jī)理。在我國(guó)金屬鈹?shù)墓に�、性能與微觀組織結(jié)構(gòu)的應(yīng)用基礎(chǔ)性研究方面進(jìn)行了第一次較系統(tǒng)的探討。通過(guò)本研究，基本掌握了我國(guó)鈹材的σ_(mys)情況及其影響因素，為制定我國(guó)鈹材σ_(mys)指標(biāo)和推動(dòng)鈹材在航空、航天、航海方面更廣泛應(yīng)用將起到積極的作用。在微觀組織結(jié)構(gòu)研究，特別是通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)狀況探討微屈服機(jī)理方面所做的工作，完善和豐富了世界σ_(mys)機(jī)理研究的內(nèi)容。 利用先進(jìn)的氣流沖擊研磨方法制得穩(wěn)定低氧含量的鈹粉，在國(guó)際上首次研究晶粒尺寸單獨(dú)對(duì)真空熱壓(本文簡(jiǎn)稱(chēng)熱壓)和冷、熱等靜壓(本文簡(jiǎn)稱(chēng)靜壓)鈹材σ_(mys)的影響。發(fā)現(xiàn)無(wú)論是熱壓還是靜壓鈹材，隨著晶粒尺寸的變小，其σ_(mys)顯著提高，符合Hall-Petch公式。在用相同粒度粉末成形固結(jié)時(shí)，由于熱壓溫度較高，晶粒有所長(zhǎng)大，因此，熱壓鈹材σ_(mys)較靜壓鈹材低。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，含F(xiàn)e、A1等雜質(zhì)較少的較高純度的熱壓和靜壓鈹材主要由基體鈹和氧化鈹(BeO)第二相組成。靜壓鈹材由于其細(xì)小均勻BeO的彌散分布，加上在較低溫度和高壓下成形固結(jié)，從而σ_(mys)較高。與美國(guó)HIP-50相當(dāng)晶粒尺寸的HIP-LS-5鈹材的平均。即達(dá)到99MPa，比HIP-50鈹材(83MPa)高19％，也超過(guò)了美國(guó)新一代儀表級(jí)鈹材1-250(97MPa)。 開(kāi)創(chuàng)性地用預(yù)燒結(jié)——酸洗工藝制備了相同粒度、不同BeO含量的鈹粉，從而開(kāi)展了BeO含量單獨(dú)對(duì)鈹材σ_(mys)影響的研究，得出一些新的結(jié)果：與BeO含量相比，BeO在鈹中的分布狀態(tài)對(duì)σ_(mys)的影響更大。沿晶界、晶內(nèi)彌散分布的較細(xì)小BeO對(duì)基體鈹有彌散強(qiáng)化作用，使σ_(mys)即較高；如果BeO較粗大地成簇狀聚集在晶界，反而對(duì)σ_(mys)有不良的影響。在一種中等BeO含量高強(qiáng)高延鈹材的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，1070℃熱壓，BeO含量為2．5％的鈹材，其σ_(mys)達(dá)到71MPa，且延伸率達(dá)到3．52％。延伸率超過(guò)了同樣BeO含量的美國(guó)I-250靜壓鈹材17％，為今后用靜壓方法制備綜合性能全面達(dá)到和超過(guò)I-250鈹材進(jìn)行了有益的探索。 論文首次制備了鐵含量基本穩(wěn)定，鋁含量不同的鈹粉，在國(guó)內(nèi)第一次較全面地進(jìn)行了不同F(xiàn)e／Al比鈹材固溶、固溶時(shí)效和退火等熱處理的σ_(mys)研究，并得出許多新的和有益的結(jié)果：對(duì)于壓制態(tài)熱壓鈹材，AlFeBe4化合物析出在三個(gè)以上晶粒交界處，且 隨川含量增加，該化合物的數(shù)量增多、尺寸增大；較為粗大沿晶界分布的AIFeBe。將 導(dǎo)致O，s的降低。研究還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是熱壓還是靜壓被材，其壓制態(tài)OW戶(hù)固溶時(shí)效態(tài) 。W戶(hù)固溶態(tài)O，s；首次發(fā)現(xiàn)固溶時(shí)析出的BeZSIO4導(dǎo)致BeO的聚集；由于鐵含量較低， ＠ 不能形成有效的固溶強(qiáng)化，加卜BeO的聚集，是固溶態(tài)熱壓被材O m，s較低的主要原因。 本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的650℃10 ，J’時(shí)和20 ，］’時(shí)固溶時(shí)效處理，使熱壓被材中的Fe充分?jǐn)U散到晶 界，與晶界處的川、Be形成川Fa4化合物；而無(wú)論壓制態(tài)、固溶態(tài)，還是固溶時(shí)效 態(tài)，純度較高的靜壓被材均只由基體被和第二相 BeO組成。750C和 6O（）o長(zhǎng)時(shí)間（20 ，J’時(shí)）的退火使熱壓鉸材中Fe、AI有效地與Be形成AIFeBfu，從而控制了晶界上游離 AI的存在，改善了材料的延伸率，且沒(méi)有損害OWs。10小時(shí)和 20小時(shí)的固溶時(shí)效與 兩種退火工藝均使鍍材位錯(cuò)呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 本文在國(guó)際上還首次從微屈服過(guò)程分析和微屈服前后及不同微屈服階段位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 狀況初步探討了鍍的微屈服機(jī)理：在被材微屈服實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果一種被材在施加 一小的應(yīng)力時(shí)，即表現(xiàn)出一定應(yīng)變，且隨應(yīng)力增加，應(yīng)變?cè)龇芸斓谋徊�，這種鍍材的 O，較低；如果一種被材在一定應(yīng)力范圍內(nèi)，應(yīng)變對(duì)施加應(yīng)力沒(méi)有響應(yīng)，且隨應(yīng)力增 ．，＿＿．＿，＿t＿、、＿．＿。，，，、＿、＿＿。、．，。＿＿＿�！�。＿＿．． 一 加，應(yīng)變?cè)黾泳徛�，這種被材的。＿較高。沒(méi)有發(fā)生微屈服的被材，其晶體中的位錯(cuò) 被B：0釘扎，位錯(cuò)密度高：產(chǎn)生IXIO“應(yīng)變時(shí)，位錯(cuò)在局部少數(shù)晶粒中開(kāi)始掙脫＊eo 釘扎而運(yùn)動(dòng)；50 XIO“應(yīng)變時(shí)，大量位錯(cuò)在許多晶粒中運(yùn)動(dòng)，通過(guò)攀移，在晶界積聚形 成“瀑布式位錯(cuò)幕墻＼當(dāng)發(fā)生 200X 10“應(yīng)變時(shí)，到處可見(jiàn)規(guī)范的由大量位錯(cuò)塞積產(chǎn)生 0 的“位錯(cuò)墻”；而試樣拉斷后，晶體中的位錯(cuò)已變得稀少。 通過(guò)較大量被試樣的。m，和對(duì)應(yīng)。M比較研究，初步總結(jié)出了對(duì)應(yīng)的規(guī)律，線(xiàn)性 相關(guān)性較美國(guó)的為好。有望通過(guò)今后進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出更為完善的規(guī)律，最終用常 規(guī)Om測(cè)試代替繁瑣冗長(zhǎng)的。，s測(cè)試。通過(guò)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口應(yīng)變片的對(duì)比試驗(yàn)，確認(rèn)國(guó)產(chǎn)
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2001
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.24

【引證文獻(xiàn)】

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1 馮志剛;王錦程;楊根倉(cāng);萬(wàn)迪慶;林琳;馮軍龍;焦平;;鑄態(tài)BeAl合金的低頻阻尼特性研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年05期

2 李盛和;何建軍;謝志強(qiáng);姜云波;;鈹/鋁鎂合金YAG激光焊接工藝及微觀組織分析[J];原子能科學(xué)技術(shù);2008年10期

本文編號(hào)：2749731