收藏本站
《大连理工大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

置氢钛合金亚稳相变及其室温变形行为的研究

孙中刚  
【摘要】: 钛合金具有比强度高、质量轻、耐腐蚀等特点,在航空航天等领域上获得了较为广泛的应用。然而,钛合金室温塑性低、变形抗力大、冷成形容易开裂等缺点大大限制了其冷态工艺性。置氢加工技术是利用氢在钛合金中的可逆合金化、氢致塑性和氢致相变等作用,通过改变合金的相成分及组织进而改善钛合金加工性能的一种新工艺、新方法。利用氢致室温增塑效应实现钛合金的冷镦成形是置氢加工的重要应用之一,但是国内学者在这方面的研究较少。本文从氢致钛合金相变入手,系统地研究氢致室温增塑的氢处理工艺及室温增塑机理。 利用OM、XRD、TEM等分析手段研究了氢TC4、TC16钛合金组织演变;设计了石英管封装的热处理试验装置,并借助此装置完成了金相法对置氢钛合金β相转变温度(T_p)的测定以及氢致亚稳相转变规律的研究,建立了TC4-H、TC16-H的亚稳相转变相图。研究表明:氢作为β相稳定化元素,降低了TC4、TC16钛合金的β相转变温度,促进了α″马氏体和亚稳β相的生成。但由于氢在两种合金中的有限固溶使得氢无法将两种合金的β相完全稳定至室温。尽管如此,合金中α″马氏体和亚稳β相的出现仍为氢致室温增塑提供了基础。根据氢对两种合金相转变的影响,确定了实现室温增塑的最佳热处理工艺为:T_p+10℃淬火。 采用压缩、拉伸、夏比冲击和动态镦粗等实验系统研究了置氢对TC4钛合金室温动、静态变形行为的影响;利用OM、XRD、TEM手段分析了置氢后材料的室温变形机理。结果表明:TC4钛合金经过T_p+10℃淬火后,室温压缩极限变形率随着氢含量的增加而增加,氢含量在0.6~0.9wt%时,极限变形率较原始合金提高了近一倍。拉伸和冲击试验结果表明,无论哪一种处理方式,材料的综合性能均下降,产生脆断。微观组织观察和相分析表明,置氢TC4钛合金室温压缩增塑的机理为:①氢促进了合金中α″马氏体与亚稳β相的生成;②变形过程中产生应力诱发α″马氏体;③氢降低了位错与孪晶形成的临界应力;④淬火后氢化物以纳米级出现。 采用静态压缩、拉伸,动态镦粗和霍普金森压杆试验等实验系统研究了置氢对TC16钛合金室温动、静态变形行为的影响,并建立了室温本构方程;利用OM、XRD、TEM手段分析了置氢合金室温变形的机理。结果表明:置氢后TC16钛合金的拉伸性能大幅度下降,产生脆断;静态变形时,随着氢含量的增加,极限变形率降低;动态变形试验表明,置氢合金具有较好的变形能力,氢含量为1.0wt%时,变形极限超过70%。微观组织观察和相分析表明,氢致TC16钛合金室温压缩增塑的机理为:①氢降低了TC16钛合金的相变点,提高了β相的稳定性;②快速变形下,绝热温升显著,氢降低了合金的高温流变应力;③氢降低了临界剪切应力促进了位错的增殖和孪晶的产生,并发生应力诱发马氏体相变。 利用金相法研究了α″马氏体和亚稳β相的分解转变过程,并据此制定了TC4钛合金细晶强化及除氢的热处理工艺,研究了除氢后的力学性能。结果表明:α″马氏体和亚稳β相的时效分解属于扩散型相变,700℃时两相的分解孕育期最短,分解完成时间最少;氢促进了β相稳定化元素的扩散,在时效过程中优先析β相,并在除氢过程没有随着氢的除去而分解。除氢后力学性能测试表明:氢含量为0.45wt%时时效强化效果最好,但是0.8wt%时获得比较好的综合性能。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG146.23

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王小丽;;Ti40合金吸放氢后的组织演变规律[J];西华大学学报(自然科学版);2014年01期
2 刘全明;张朝晖;刘世锋;杨海瑛;赵福才;鲁慧慧;;航空紧固件用钛合金TC16研究与发展[J];热加工工艺;2014年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 危卫华;热氢处理改善钛合金切削加工性的基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 李九霄;(TiB+La_2O_3)增强高温钛基复合材料组织和性能研究[D];上海交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李元杰;TC4钛合金低温变形行为的研究[D];大连理工大学;2010年
2 石建华;TC16钛合金热处理与冷镦变形行为研究[D];大连理工大学;2012年
3 丁珣;渗氢对Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe合金组织及性能的影响[D];中南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张少卿;氢在钛合金热加工中的作用[J];材料工程;1992年02期
2 张庆玲;王庆如;李兴无;;航空用钛合金紧固件选材分析[J];材料工程;2007年01期
3 丁桦,路贵民,张彩碚,崔建忠,高建成;氢处理对Ti_3Al金属间化合物组织和性能的影响[J];材料科学与工艺;1998年04期
4 苏彦庆,骆良顺,毕维升,丁宏升,郭景杰,贾均,傅恒志;置氢对Ti6Al4V合金室温组织的影响[J];材料科学与工艺;2005年01期
5 崔昌军,彭乔;钛及钛合金的氢渗过程研究[J];稀有金属材料与工程;2003年12期
6 苏彦庆,骆良顺,郭景杰,贾均,傅恒志;Ti6Al4V合金渗氢氢化组织及氢脆机制的研究[J];稀有金属材料与工程;2005年04期
7 沙爱学;王庆如;李兴无;;BT16钛合金紧固件加工工艺分析[J];稀有金属材料与工程;2006年03期
8 冯明德;彭艳菊;刘永强;牛海成;李然;;SHPB实验技术研究[J];地球物理学进展;2006年01期
9 杨健;;钛合金在飞机上的应用[J];航空制造技术;2006年11期
10 曹春晓;航空用钛合金的发展概况[J];航空科学技术;2005年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 胡柳青;冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究[D];中南大学;2005年
2 马凤仓;热加工对原位自生钛基复合材料组织和力学性能影响的研究[D];上海交通大学;2006年
3 宗影影;钛合金置氢增塑机理及其高温变形规律研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘东升;高强韧钛合金的热处理工艺及相变行为研究[D];清华大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑虹;高强度变形铝合金———Al-Zn-Mg-Cu系合金[J];鞍山师范学院学报;2001年03期
2 琚宏昌;4×60M回转窑托轮轴瓦应用锌合金替代铜合金的可行性研究[J];安阳大学学报;2003年03期
3 齐芸馨;钛合金板材冲压开裂的AES-PRO分析[J];兵器材料科学与工程;1989年11期
4 冯思艳,龚育宁;高应变率下材料的拉伸试验[J];兵器材料科学与工程;1990年01期
5 王德云;超硬铝LC4合金热处理工艺研究[J];兵器材料科学与工程;1991年02期
6 胡时胜;霍普金森压杆技术[J];兵器材料科学与工程;1991年11期
7 刘玲霞;用于复合防弹衣的铝合金面板的改进[J];兵器材料科学与工程;2003年03期
8 苏铁健,王超,李树奎,王富耻;钢的强导比与绝热剪切敏感性关系的研究[J];兵器材料科学与工程;2005年02期
9 常志宇;宋顺成;;钨合金材料绝热剪切带的有限元分析[J];兵器材料科学与工程;2005年06期
10 徐晋勇;唐万兴;许敏;杜丽;高原;徐重;;低碳钢等离子表面冶金Mo-Cr合金层的研究[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张绪东;向勇;;F28气缸头掉砂外观质量分析及改进[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
2 王韶云;李国禄;王海斗;刘金海;徐滨士;朴钟宇;;不同载荷条件下NiCr-Cr_3C_2涂层的加速接触疲劳寿命[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
3 王清瑞;沙爱学;黄旭;;TC18钛合金热变形动力学分析[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
4 王永梅;王韦琪;董洁;王丽瑛;马忠贤;;TC4钛合金Φ450mm大规格棒材组织性能研究[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
5 李峰丽;李渭清;王丽瑛;李巍;赵自林;王淑爱;;Ti-8Al-1Mo-1V钛合金棒材固溶温度对蠕变性能的影响[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
6 王小翔;王俭;李阁平;;热处理工艺对TC4中厚板超声波探伤水平的影响[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
7 闫桂玲;王弘;高庆;;平均应力对50~#车轴钢超高周疲劳性能的影响[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
8 路国运;杨嘉陵;;碳环氧复合材料动态力行性能的试验研究[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
9 蒋国平;浣石;;水泥混凝土的SHPB试验研究[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
10 朱兆祥;胡时胜;陆菁;骆利民;王礼立;;冲击载荷下钢-铅层合体的弹粘塑性应力应变关系研究[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邴文增;钛铪合金吸放氘行为和相变[D];中国工程物理研究院;2010年
2 果春焕;动态断裂试样受力状态及其对J积分影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 陈荣;一种PBX炸药试样在复杂应力动态加载下的力学性能实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 王长义;高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制[D];沈阳工业大学;2011年
5 吕伟;轧制态TC1和TC2钛合金板材的力学性能及变形与断裂机理的研究[D];沈阳工业大学;2010年
6 刘睿;钛合金动态断裂韧性测试方法及断裂行为的研究[D];北京有色金属研究总院;2010年
7 李培跃;7050合金淬火敏感性及其机理研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
8 尤振平;钛合金的显微组织与动态性能的关系研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
9 魏敏先;严酷工况下钢铁材料的氧化磨损及轻微—严重磨损转变[D];江苏大学;2011年
10 刘延斌;粉末冶金钛基复合材料制备及应用基础[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张锦志;耐磨铝青铜集电靴组织性能研究及金属型模具设计[D];河南理工大学;2010年
2 苏志俊;稀土元素对Ni60自熔性合金涂层组织和性能的影响[D];河南理工大学;2010年
3 余兴强;铸态TB6钛合金的加工图及其锻造工艺优化[D];南昌航空大学;2010年
4 宁铮;TC4钛合金微弧氧化膜层的摩擦性能研究[D];南昌航空大学;2010年
5 彭新元;热氢处理对钛合金组织和切削性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
6 李娟;钛合金基于m值的高效超塑性成形机制研究[D];南昌航空大学;2010年
7 邱伟;TB6钛合金的热变形组织演变规律研究[D];南昌航空大学;2010年
8 张阿莉;等离子束表面冶金高硅涂层研究[D];山东科技大学;2010年
9 杨永昌;哈兹列特连铸连轧铝合金板带组织和性能研究[D];郑州大学;2010年
10 孟祥红;耐固体颗粒冲蚀Cr_3C_2-NiCr涂层的工艺选择及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴湘斌;吴昌玲;;国内外紧固件工业及紧固件用钢现状与发展趋势[J];安徽冶金;2002年03期
2 刘莹,曲周德,王本贤;钛合金TC4的研究开发与应用[J];兵器材料科学与工程;2005年01期
3 侯红亮;黄重国;王耀奇;;置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能[J];北京科技大学学报;2008年11期
4 吕维洁,张小农,张荻,施忠良,吴人洁,卞玉君,方平伟;颗粒增强钛基复合材料研究进展[J];材料导报;1999年06期
5 王慧敏,严红革;平面应变断裂韧性K_(IC)的研究[J];材料导报;2002年11期
6 黄刚;曹小华;龙兴贵;;钛-氢体系的物理化学性质[J];材料导报;2006年10期
7 肖代红;宋旼;陈康华;;原位合成钛基复合材料的研究现状与展望[J];材料导报;2007年04期
8 张旻炜;高操;丁月霞;陶杰;汪涛;;大尺寸钛合金易切削热氢处理技术进展与展望[J];材料导报;2007年08期
9 张少卿;氢在钛合金热加工中的作用[J];材料工程;1992年02期
10 张振刚;宋昊;吴国清;黄旭;黄正;阮中键;;热处理工艺与Ti-3Al-5Mo-5V钛合金显微组织间的定量关系[J];材料工程;2006年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何晓;含氢的新型钛合金的疲劳行为研究[D];四川大学;2003年
2 段春争;正交切削高强度钢绝热剪切行为的微观机理研究[D];大连理工大学;2005年
3 马凤仓;热加工对原位自生钛基复合材料组织和力学性能影响的研究[D];上海交通大学;2006年
4 耿国盛;钛合金高速铣削技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2006年
5 赵威;基于绿色切削的钛合金高速切削机理研究[D];南京航空航天大学;2006年
6 王蕊宁;Ti53311S、TP650和Zr-4合金热加工性的研究[D];西安建筑科技大学;2008年
7 宗影影;钛合金置氢增塑机理及其高温变形规律研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 刘会群;含钪钛合金的制备及其相关基础问题研究[D];中南大学;2009年
9 赵敬伟;热氢处理对钛合金组织演变及高温变形行为的影响[D];东北大学 ;2009年
10 肖旅;原位自生耐热钛基复合材料的高温性能研究[D];上海交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜峰;两种钛合金绝热剪切区域应力场分布及微观结构演化研究[D];中南大学;2011年
2 王志辉;Ti62421s高温钛合金组织性能的研究[D];中南大学;2010年
3 尹来胜;TiC颗粒增强高温钛合金基复合材料组织与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 孙拴利;原位自生(TiC+TiB)/Ti-1100复合材料的热氢处理研究[D];上海交通大学;2011年
5 魏幸;热处理对Ti-62222s钛合金组织结构及性能的影响[D];西安建筑科技大学;2011年
6 张茂胜;TiC+TiB增强高温钛合金基复合材料的组织和性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 曹建玲;钛合金的氢致延迟断裂行为研究[D];四川大学;2002年
8 曹兴民;热氢处理对钛合金组织和性能影响的研究[D];西安建筑科技大学;2005年
9 钟飞;航空轻合金薄板激光焊接头的断裂韧性研究[D];北京工业大学;2005年
10 周宇;高强高韧损伤容限钛合金热机械处理工艺研究[D];天津大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 钟应;梁益龙;杨明;;退火态TC4钛合金热变形本构关系的研究[J];兵器材料科学与工程;2013年03期
2 李洪洋;陈成;李先超;张妍婧;;钛合金热轧板高应变率塑性行为的研究[J];精密成形工程;2011年06期
3 王富强;沙春鹏;孙小岚;;TC16钛合金的冷镦组织与性能[J];材料与冶金学报;2013年03期
4 李洪洋;张妍婧;陈成;李巍巍;;钛合金薄板高低速塑性行为及组织性能的实验研究[J];塑性工程学报;2011年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨树宝;置氢钛合金高效切削仿真及刀具磨损预测研究[D];南京航空航天大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 石建华;TC16钛合金热处理与冷镦变形行为研究[D];大连理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 章根德;岩石对冲击载荷的动态响应[J];爆炸与冲击;1982年02期
2 陈大年 ,王德生;层裂判据与过程模拟[J];爆炸与冲击;1982年04期
3 徐天平 ,王礼立 ,卢维娴;高应变率下钛合金Ti-6Al-4V的热-粘塑性特性和绝热剪切变形[J];爆炸与冲击;1987年01期
4 包合胜 ,王礼立 ,卢维娴;钛合金在低温下的高速变形特性和绝热剪切[J];爆炸与冲击;1989年02期
5 李夕兵;论岩体软弱结构面对应力波传播的影响[J];爆炸与冲击;1993年04期
6 刘孝敏,胡时胜;应力脉冲在变截面SHPB锥杆中的传播特性[J];爆炸与冲击;2000年02期
7 王礼立;爆炸与冲击载荷下结构和材料动态响应研究的新进展[J];爆炸与冲击;2001年02期
8 卢芳云,W.Chen,D.J.Frew;软材料的SHPB实验设计[J];爆炸与冲击;2002年01期
9 胡时胜,王悟,潘艺,周璟;泡沫材料的应变率效应[J];爆炸与冲击;2003年01期
10 徐明利,张若棋,张光莹;SHPB实验中试件内早期应力平衡分析[J];爆炸与冲击;2003年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 郭敏;工业纯钛在海水中阴极极化条件下的氢脆研究[D];大连理工大学;2001年
2 陈胜晖;基于微观组织演变的钛合金本构关系模型及应用[D];西北工业大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周洪英;卢利平;;世界著名的“金氏相图测定法”的创立者 中南大学教授、博士生导师 中国科学院院士 金展鹏[J];功能材料信息;2008年Z1期
2 周洪英;卢利平;;世界著名的“金氏相图测定法”的创立者 中南大学教授、博士生导师 中国科学院院士 金展鹏[J];功能材料信息;2009年Z1期
3 车广灿,梁敬魁,金作文,赵忠贤;急冷Ag-Ge二元系合金的相关系[J];物理学报;1985年04期
4 李冬剑;王景唐;丁炳哲;;高压非晶化转变机制研究[J];自然科学进展;1992年06期
5 姚强;邢辉;郭文渊;孙坚;;Ti-25at%Nb合金β、α″和ω相结构稳定性和弹性性质理论计算[J];稀有金属材料与工程;2009年04期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 石海峰;王海霞;赵莹;张兴祥;王笃金;;红外光谱和量热学方法研究梳状高分子亚稳相转变行为[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 任玉平;Al-Zn-Cu三元系低Cu侧相平衡、相变与扩散的研究[D];东北大学;2005年
2 黄正华;Al-TM-RE系非晶合金形成及其晶化行为的研究[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 扈健;应变诱导聚乳酸亚稳相凝聚态结构及其相变行为的谱学研究[D];青岛科技大学;2012年
2 许雅琴;Bi_2SiO_5粉体的湿化学制备与性能的研究[D];陕西科技大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026