在鈦合金中,Ti-6Al-4V合金以優(yōu)良的性能受到廣泛關(guān)注,并成為使用率最高的鈦合金,但又受限于高昂的制造成本而沒能實(shí)現(xiàn)民用普及。目前,鈦合金發(fā)展的主要挑戰(zhàn)在于新工藝、新技術(shù)和低成本。本論文主要通過對目前生產(chǎn)鈦合金采用的原材料純鈦粉末進(jìn)行替換,選用成本低廉的TiH₂粉末。添加其他元素粉末使用真空燒結(jié)制備了Ti-6Al-4V合金和Ti-13Nb-13Zr合金。并對其真空燒結(jié)過程中的脫氫反應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算,從理論上得到各階段的脫氫反應(yīng)活化能,提出了TiH₂-6Al-4V體系真空燒結(jié)制備Ti-6Al-4V合金的脫氫反應(yīng)模型。對得到的合金樣品利用X射線衍射儀(XRD)、金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品物相和微觀形貌進(jìn)行了表征。TiH₂-6Al-4V體系脫氫真空燒結(jié)制備Ti-6Al-4V合金脫氫過程中,各階段反應(yīng)活化能及對應(yīng)的相變過程分別為:350℃到365℃時(shí),ε-Ti(FCT)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ti(FCC)的活化能為21.26kJ/mol;395℃至430℃時(shí),δ-Ti(FCC)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Ti(FCT)的活化能為157.5...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 鈦粉末冶金發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用
        1.2.1 鈦粉末冶金的制造工藝及其制品特點(diǎn)
        1.2.2 鈦粉末冶金的應(yīng)用概述
    1.3 氫化鈦(TiH₂)及其發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 Ti-H相圖分析
        1.3.2 氫化鈦(TiH₂)的脫氫機(jī)理及其動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展
        1.3.3 氫化鈦(TiH₂)的的應(yīng)用概述
    1.4 氫化鈦(TiH₂)制備鈦合金的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.1 氫化鈦(TiH₂)制備鈦合金的優(yōu)勢
        1.4.2 氫化鈦(TiH₂)制備鈦合金的應(yīng)用概述
    1.5 本文的研究目的及內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)流程
        2.2.1 基本工藝路線
        2.2.2 Ti-6Al-4V合金制備實(shí)驗(yàn)步驟
        2.2.3 Ti-13Nb-13Zr合金制備實(shí)驗(yàn)步驟
    2.3 材料的性質(zhì)表征
        2.3.1 差示掃描量熱法
        2.3.2 壓坯尺寸及密度測量
        2.3.3 燒結(jié)樣品尺寸及密度測量
        2.3.4 X射線衍射
        2.3.5 金相試樣制備方法
        2.3.6 掃描電子顯微鏡
    2.4 動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法
第三章 TiH₂-6Al-4V體系脫氫動(dòng)力學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 TiH₂-6Al-4V體系熱分析
    3.3 TiH₂-6Al-4V體系脫氫動(dòng)力學(xué)計(jì)算
        3.3.1 TiH₂-6Al-4V體系真空度曲線優(yōu)化
        3.3.2 TiH₂-6Al-4V體系反應(yīng)速率計(jì)算
        3.3.3 TiH₂-6Al-4V體系A(chǔ)rrhenius方程
    3.4 TiH₂-6Al-4V體系脫氫模型
    3.5 TiH₂-6Al-4V體系燒結(jié)工藝優(yōu)化
    3.6 本章小結(jié)
第四章 TIH₂粉末冶金法制備Ti-6Al-4V合金的致密化及微觀結(jié)構(gòu)探究
    4.1 引言
    4.2 Ti-Al-V三元相圖分析
    4.3 Ti-6Al-4V合金致密化及微觀結(jié)構(gòu)探究方法
    4.4 壓坯密度對合金致密化的影響
    4.5 升溫速率對合金致密化及微觀結(jié)構(gòu)的影響
        4.5.1 升溫速率對合金致密化的影響
        4.5.2 升溫速率對合金微觀結(jié)構(gòu)的影響
    4.6 保溫時(shí)間對合金致密化及微觀結(jié)構(gòu)的影響
        4.6.1 保溫時(shí)間對合金致密化的影響
        4.6.2 保溫時(shí)間對合金微觀結(jié)構(gòu)的影響
    4.7 純Ti和TiH₂粉末合金的致密化及微觀結(jié)構(gòu)探究
        4.7.1 純Ti和TiH₂粉末制備合金致密度對比
        4.7.2 純Ti和TiH₂粉末制備合金微觀結(jié)構(gòu)對比
    4.8 Ti-6Al-4V合金相變及合金化模型
    4.9 本章小結(jié)
第五章 TiH₂粉末冶金法制備Ti-13Nb-13Zr合金
    5.1 引言
    5.2 燒結(jié)工藝的制定
        5.2.1 氫化鈦(TiH₂)及氫化鋯(ZrH₂)的脫氫原理
        5.2.2 Ti-13Nb-13Zr合金燒結(jié)曲線
    5.3 Ti-13Nb-13Zr合金密度及形貌分析
        5.3.1 燒結(jié)坯體密度分析
        5.3.2 Ti-13Nb-13Zr合金形貌分析
        5.3.3 Nb、Zr元素在Ti-13Nb-13Zr合金中的作用
    5.4 Ti及Zr的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變及XRD結(jié)果分析
    5.5 TiH₂-13Nb-13ZrH₂體系脫氫動(dòng)力學(xué)計(jì)算
        5.5.1 TiH₂-13Nb-13ZrH₂體系脫氫速率計(jì)算
        5.5.2 TiH₂-13Nb-13ZrH₂體系A(chǔ)rrhenius方程
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
附錄B 壓坯及合金密度表



本文編號：3801397