鈹鋁合金(Be-Al)是具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、機(jī)加性能的輕質(zhì)合金且成本相對(duì)低,在航空航天、武器系統(tǒng)、高端民用技術(shù)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用�，F(xiàn)有鈹鋁合金制備技術(shù)中,鑄造具有相對(duì)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝、低成本和良好的近凈成形能力,更適合大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)合金部件的制備,有利于進(jìn)一步擴(kuò)展鈹鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。鑄造鈹鋁合金實(shí)質(zhì)是一種金屬基復(fù)合材料,表現(xiàn)為強(qiáng)化相鈹與基體相鋁構(gòu)成的互相穿透的三維網(wǎng)狀組織,鈹相往往為發(fā)達(dá)的柱狀枝晶,鋁相填充鈹枝晶臂間隙,合金較寬的凝固區(qū)間導(dǎo)致內(nèi)部存在難以控制的縮松、孔洞及成分偏析,嚴(yán)重制約了鑄造合金的力學(xué)性能及其工程應(yīng)用。稀土元素鈧(Sc)添加對(duì)鑄造鈹鋁合金具有良好的組織改性和性能調(diào)控作用,Sc合金化結(jié)合快速凝固的協(xié)同作用有望解決鑄造鈹鋁合金中發(fā)達(dá)的鈹柱狀枝晶和凝固缺陷等問題,有利于改性鑄造鈹鋁合金微觀組織并提升其綜合性能。本文立足于綜合性能較好的洛克鈹鋁合金成分(62Be-38Al,wt.%),通過合金化設(shè)計(jì),系統(tǒng)研究了 Sc添加對(duì)鑄造鈹鋁合金微觀組織及力學(xué)性能的調(diào)控規(guī)律,揭示了 Sc添加對(duì)鑄造合金的組織改性與合金強(qiáng)化機(jī)理,闡明了合金斷裂失效機(jī)制,設(shè)計(jì)并總結(jié)了優(yōu)化的熱處理制...

【文章頁數(shù)】：168 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
物理量名稱及符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 Be及Be-Al合金的性質(zhì)與應(yīng)用
        1.1.1 金屬Be的基本性質(zhì)
        1.1.2 Be-Al合金的基本性質(zhì)
        1.1.3 Be-Al合金的制備與應(yīng)用
        1.1.4 鑄造Be-Al合金的組織特點(diǎn)
    1.2 鑄造Be-Al合金研究現(xiàn)狀
        1.2.1 組織改性
            1.2.1.1 合金元素的影響
            1.2.1.2 熔體快速/準(zhǔn)快速凝固的影響
        1.2.2 合金熱處理
        1.2.3 力學(xué)模型與斷裂機(jī)制
            1.2.3.1 力學(xué)模型
            1.2.3.2 斷裂機(jī)制
    1.3 合金元素的選擇
    1.4 本論文研究背景、內(nèi)容與意義
        1.4.1 研究背景與意義
        1.4.2 研究目標(biāo)與內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 合金成分設(shè)計(jì)
    2.2 合金制備
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.2.2 合金熔煉
            2.2.2.1 真空非自耗電弧熔煉
            2.2.2.2 吸鑄與單輥快淬
            2.2.2.3 真空感應(yīng)熔煉
    2.3 合金熱處理與熱加工
        2.3.1 熱處理
        2.3.2 熱變形模擬
    2.4 合金組織、成分與物相分析
        2.4.1 金相顯微組織分析(OM)
        2.4.2 晶粒尺寸分析
        2.4.3 化學(xué)成分分析
        2.4.4 X射線衍射分析(XRD)
        2.4.5 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.4.6 透射電子顯微鏡分析(TEM)
        2.4.7 飛行時(shí)間-二次離子譜分析(Tof-SIMS)
        2.4.8 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.4.9 原子力顯微鏡(AFM)分析
    2.5 熱分析
    2.6 內(nèi)部缺陷分析
    2.7 性能分析
        2.7.1 維氏硬度分析
        2.7.2 納米壓痕分析
        2.7.3 拉伸性能分析
        2.7.4 電導(dǎo)率分析
        2.7.5 沖擊性能分析
第三章 VAM鑄造Be-Al-xSc合金的組織與性能
    3.1 實(shí)驗(yàn)過程及合金組成
    3.2 合金微觀組織演變
        3.2.1 組織形貌分析
        3.2.2 相組成
        3.2.3 熱分析
        3.2.4 組織演變及熱性能分析
            3.2.4.1 第二相與Be基體的晶格錯(cuò)配度
            3.2.4.2 Sc對(duì)Be-Al合金組織演變的影響
    3.3 合金宏、微觀硬度分析
        3.3.1 維氏硬度分析
        3.3.2 納米壓痕分析
        3.3.3 室溫拉伸性能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 鑄造Be-Al-0.4Sc合金組織、性能及熱處理?xiàng)l件
    4.1 實(shí)驗(yàn)過程及合金成分
    4.2 合金微觀組織與相組成
    4.3 合金力學(xué)性能
        4.3.1 納米壓痕分析
        4.3.2 室溫拉伸性能與強(qiáng)化機(jī)制
            4.3.2.1 拉伸力學(xué)性能與斷口形貌
            4.3.2.2 合金強(qiáng)化機(jī)制
        4.3.3 拉伸斷裂過程
        4.3.4 合金沖擊韌性
        4.3.5 沖擊斷口形貌
    4.4 Be-Al-0.4Sc合金熱處理制度
        4.4.1 均勻化熱處理
        4.4.2 均勻化動(dòng)力學(xué)分析
            4.4.2.1 均勻化擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)方程
            4.4.2.2 Sc原子擴(kuò)散激活能Q
        4.4.3 時(shí)效熱處理
            4.4.3.1 等時(shí)時(shí)效
            4.4.3.2 等溫時(shí)效
        4.4.4 Al₃Sc時(shí)效析出過程
        4.4.5 熱性能分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 鑄造Be-Al-0.4Sc合金熱壓縮變形行為研究
    5.1 鑄造Be-Al-0.4Sc合金的高溫流變行為
        5.1.1 流變應(yīng)力-應(yīng)變曲線
        5.1.2 應(yīng)變速率和溫度對(duì)峰值應(yīng)力的影響
    5.2 本構(gòu)方程的建立
        5.2.1 材料常數(shù)α
        5.2.2 應(yīng)力指數(shù)n
        5.2.3 變形激活能Qd
        5.2.4 合金本構(gòu)方程
    5.3 熱壓縮Be-Al-0.4Sc合金組織分析
    5.4 合金熱加工圖的構(gòu)建與失穩(wěn)分析
        5.4.1 加工圖理論
        5.4.2 加工圖的構(gòu)建
    5.5 本章小結(jié)
第六章 0.4(Sc,Zr)合金化及凝固速率對(duì)鑄造合金組織和性能的影響
    6.1 實(shí)驗(yàn)過程及合金成分
    6.2 鑄造Be-Al-0.4Sc-0.4Zr合金組織與相組成
        6.2.1 VAM合金微觀組織與物相分析
        6.2.2 VIM合金微觀組織與物相分析
        6.2.3 Be₁₃Sc的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能
    6.3 鑄造Be-Al-0.4Sc-0.4Zr合金微觀力學(xué)性能
        6.3.1 VAM合金微觀力學(xué)性能
        6.3.2 VIM合金微觀力學(xué)性能
        6.3.3 壓痕分析與微觀力學(xué)性能校正
    6.4 凝固速率對(duì)鑄造合金影響的初步研究
        6.4.1 合金顯微組織與性能
        6.4.2 中試合金部件凝固缺陷與性能
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
論文創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
附錄A 讀博期間學(xué)術(shù)成果與活動(dòng)
附錄B 單輥快淬甩帶(臨界)凝固速率估算
致謝



本文編號(hào)：3844756