检索结果-南通市图书馆

作者：陈宝燕山大学

学位级别：硕士

金属锆及其合金由于具有热中子俘获截面积较小、抗氧化、耐腐蚀、热膨胀系数较小等优良的物理化学性能,而被应用在核工业以及化工工业当中。钛及其合金凭借着高比强度、优良的腐蚀性能以及较低的密度在航空航天和化工工业得到了广泛的... 详细信息

金属锆及其合金由于具有热中子俘获截面积较小、抗氧化、耐腐蚀、热膨胀系数较小等优良的物理化学性能,而被应用在核工业以及化工工业当中。钛及其合金凭借着高比强度、优良的腐蚀性能以及较低的密度在航空航天和化工工业得到了广泛的应用。随着航空航天事业的进步以及空间极端的服役条件对空间材料的耐腐蚀性能和力学性能提出了更加苛刻的要求。为满足这一要求锆钛基合金应运而生,由于其具有较高的比强度,更加优异的耐腐蚀性能,而受到广泛的关注。本文以发展新型锆钛空间结构材料合金为目标,采用多种实验手段,研究了不同成分的锆钛合金在不同处理条件下的相组成、组织结构及其对合金腐蚀性能和力学性能的影响。使用非自耗熔炼炉制备了一系列不同成分比例的富锆Zr-Ti二元合金,研究了Zr-Ti二元合金组分的变化与组织和力学性能以及腐蚀性能的变化关系。通过对铸态和轧制态Zr-Ti二元合金的实验结果分析得知,在锆含量50%-80%范围内,合金的硬度和强度随着锆含量的增加而增加,其中Zr80Ti20的硬度和强度最高,分别为:360HV、1116MPa。Zr-Ti二元合金中的主要强化机制为固溶强化和组织细化。本实验对于合金的腐蚀性能的测试主要有三大部分:第一部分对合金在不同介质中的电化学腐蚀性能测试。通过测量在NaCl溶液、HCl溶液以及NaOH溶液中极化曲线可以看出,合金随着锆含量的增加,抗腐蚀性能增强。而锆的添加增强了合金在含Cl-介质的点蚀倾向。第二部分采用传统的浸泡失重的方法测试了合金在5mol/l的盐酸中的腐蚀速率,实验非常直观的表明锆的添加对于合金腐蚀性能影响显著,Zr50Ti50的腐蚀速率最快,增加10%的锆腐蚀速度从由Zr50Ti50的7.17mg/cm2降到了Zr60Ti40的0.70mg/cm2。第三部分采用的是热重分析方法,分析了在空气中加热的状态下,合金的热稳定情况。热重分析表明了Zr-Ti二元合金具有很好的热稳定性,锆的添加对于合金的热稳定性影响不大。

关键词：锆钛合金力学性能耐蚀性热重分析

电塑性变形调控ZrTi合金的微结构与性能研究

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电塑性变形调控ZrTi合金的微结构与性能研究

作者：邓文科燕山大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,具有多元合金成分的各种合金材料在航空航天、工业、医疗各个领域发挥着越来越重要的作用。为了成型和结构调控,人们需要对金属材料进行塑性变形,但是超高的合金化使多元合金变形困难。因此,人们往往使用高温工艺来... 详细信息

随着科学技术的发展,具有多元合金成分的各种合金材料在航空航天、工业、医疗各个领域发挥着越来越重要的作用。为了成型和结构调控,人们需要对金属材料进行塑性变形,但是超高的合金化使多元合金变形困难。因此,人们往往使用高温工艺来提高这些合金材料的变形能力,但是会带来严重的氧化和材料缺陷。近年来的研究表明,脉冲电流能够降低金属变形中的流动应力,进而提高金属的塑性变形能力。因此,利用电塑性变形有望解决多元金属的难变形问题,而且可以减少或避免传统高温变形带来的氧化问题。本文选择难变形ZrTiAlV多元合金作为研究对象,采用电塑性轧制技术和热处理工艺,系统的研究了电塑性轧制工艺和脉冲电流对锆钛合金微结构与机械性能的影响。主要研究内容和结果如下:一、研究了应变速率对样品微结构与机械性能的影响。随应变速率增大(0.43 s-1.27 s),变形态样品塑性逐渐增大;热处理态样品塑性逐渐降低。变形态样品塑性提高原因是随应变速率增大α″相含量增高。热处理态样品塑性随应变速率的降低可归因于ω相含量随应变速率增大而减少,进而减弱了拉伸过程中的ω→α相变。热处理前后样品强度变化不明显,原因可能是由于不同应变速率样品中相似的界面强化。二、研究了应变量对样品微结构与机械性能的影响。随应变量增大(1.31-2.28),强度和塑性均得到改善;应变达最大2.70时,强度继续增大,塑性降低。强度的升高归因于β相和α相的结构形态特性造成的复杂应变路径,塑性提高可归因于利于塑性相变的α″相含量的增多。应变最大时β相完全转变为α相,β相消失导致塑性降低。三、研究了脉宽、电压对样品微结构与机械性能的影响。随脉宽增大(60-100μs),变形态样品塑性逐渐增大,强度变化不大。热处理态样品塑性和强度均逐渐增大。随电压增大(18-24 V),变形态样品塑性得到改善,强度变化不大。热处理态样品塑性和强度均降低。变形态样品塑性的改善来自于大脉宽或电压下高能量密度造成的β相动态回复;强度不变归因于所有样品中相似的界面强化。热处理态样品塑性的增大归因于随脉宽增大或电压减小ω相含量逐渐增多造成的拉伸过程中塑性相变增多;热处理态样品强度的增大归因于随脉宽增大或电压减小(112)织构逐渐增强。四、利用电塑性变形技术获得了具有高强度(1300 MPa)和低弹性模量(32 GPa)的变形态合金样品。高强度归因于电塑性变形过程中α相的形成,低弹性模量归因于纳米尺度的低弹性模量α″相。750°C退火后,样品强度降低到1005 MPa,塑性从9.1%增大到16.5%,弹性模量增大到42 GPa。强度减小归因于α相消失,塑性增大归因于β相增多,弹性模量增大归因于α″相含量增多。

关键词：锆钛合金电塑性变形机械性能微观结构严重塑性变形

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二氧化钛材料的改性及锂电性能研究

二氧化钛材料的改性及锂电性能研究

作者：曹松洁燕山大学

学位级别：硕士

锂离子电池作为一种新型储能材料具有很多优点,其中能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点比较突出,在很多现代化电动、电子等设备上得到了广泛的应用。二氧化钛因为其在自然界储藏量较大、体积变化小、具有较高的电压窗口的特点被... 详细信息

锂离子电池作为一种新型储能材料具有很多优点,其中能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点比较突出,在很多现代化电动、电子等设备上得到了广泛的应用。二氧化钛因为其在自然界储藏量较大、体积变化小、具有较高的电压窗口的特点被认为是一种有利的可应用的锂离子电池负极材料。虽然经过理论计算,它的比容量很高(335 mAh/g),但是它的离子扩散能力以及导电性很低,使得实际比容量相差很大,使其不能在现实生产中得到应用。研究表明,通过合成某些特殊结构可以提高二氧化钛的电化学性能。本论文通过一步合成法以及阳极氧化法合成两种二氧化钛的特殊结构,并分别对它们的电池性能进行了研究。采用一步合成法,以TiC为原料在350℃条件下合成出具有核壳结构的TiC@C-TiO样品,研究材料的形貌、结构、电化学性能。结果表明:材料具有明显的核壳多孔结构,外壳成分是含有C的TiO,内部是未被氧化的TiC,作为锂电池负极材料在1 A/g和10 A/g的不同大小电流密度下比容量分别为253.6 mAh/g以及158.1 mAh/g,而且在10 A/g电流密度下循环400圈后比容量为50 mAh/g,说明具有良好的倍率性能以及循环稳定性。采用阳极氧化法,用Ti-6Al-4V-51Zr合金在不同的氧化条件下制备纳米管,研究材料的形貌、结构、电化学性能。结果表明:在电压30 V条件下氧化4个小时得到的样品具有最好的电化学性能,在20、50、100、200、500和20μA/cm电流密度下的放电比容量分别是800、494、275、160、55、471μAh/cm,远远高于纯二氧化钛纳米管的比容量,具有较好的稳定性,有望作为一种功能材料进行应用。

关键词：锂离子电池二氧化钛碳化钛核壳结构锆钛合金阳极氧化

GH4169粉末为助剂的Zr-Ti粉SPS液相烧结及组织性能

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GH4169粉末为助剂的Zr-Ti粉SPS液相烧结及组织性能

作者：骆姝伊燕山大学

学位级别：硕士

锆钛合金是性能好、应用广泛的高温合金,常用于航空航天领域等领域,具有良好的尺寸稳定性、较高的精度、高温强度和刚度。本课题通过放电等离子烧结制备出以GH4169合金粉末为助剂的Zr-Ti合金,并对其组织性能进行研究,加入GH4169合金粉... 详细信息

锆钛合金是性能好、应用广泛的高温合金,常用于航空航天领域等领域,具有良好的尺寸稳定性、较高的精度、高温强度和刚度。本课题通过放电等离子烧结制备出以GH4169合金粉末为助剂的Zr-Ti合金,并对其组织性能进行研究,加入GH4169合金粉末可降低烧结熔点,实现液相烧结,节约能源,细化晶粒,提高Zr-Ti合金的综合力学性能,同时液相烧结所得到的材料具有良好的高温塑性,可实现复杂形状制品的塑性加工成形,使其更广泛的应用于航天零部件制造领域。本文采用放电等离子烧结工艺,分别在1273K,1373K和1573K的条件下液相烧结制备合金材料。得到烧结温度和电流随时间变化的曲线,并对烧结结果进行分析,烧结过程的最大电流在2600A-3100A之间。通过使用***有限元软件,分别在1273K,1373K和1573K的条件下对合金粉末烧结过程进行热、电、力三场耦合模拟,研究了烧结模具温度的整体分布云图、合金材料的保温初始阶段和保温结束阶段温度及相对密度分布云图,得到了轴向和径向上温度和相对密度分布曲线,并对其分布规律进行了分析。在烧结保温初始阶段,温度相差较大,样品未达到完全致密,烧结保温结束阶段,温度相差较小,温度分布更加均匀,相对密度增大,1273K相对密度最大值为98.18%,1373K相对密度最大值为99.28%,1573K相对密度最大值为99.45%。在1273K的条件下合金试样的组织为α相和β相的混合相,晶粒内存在少量细小α相,而1号配比得到的合金材料钛含量较多为62%,因此除了含有α相和β相外还含有一种氧化物TiO;2号配比得到的合金材料Zr锆含量较多为47%,因此除了含有α相和β相外还含有一种金属间化合物ZrMoCr。1373K的条件下晶粒内逐渐析出大量细小的α相,1573K条件下合金除了含有α相和β相外还含有δ相,但α相逐已经长大,等轴形β相晶粒的晶界形貌已经很不清晰。Zr-Ti合金的显微硬度观察表明,非晶部分硬度最高,晶界硬度其次,晶粒位置硬度最低,随着温度的升高晶粒内和非晶部分的硬度逐渐增加,非晶部分的硬度在600-690HV之间,结晶部分硬度在520-580HV之间。

关键词：锆钛合金放电等离子烧结液相烧结 GH4169高温合金有限元模拟微观组织

Fe对Ti-30Zr-5Al-3V结构与性能的影响

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Fe对Ti-30Zr-5Al-3V结构与性能的影响

作者：李俊燕山大学

学位级别：硕士

钛及钛合金因为其具有低密度、高耐磨性及高比强度等优点而被广泛应用于航天、船舶以及军工行业。我国高强度钛合金种类少且研究不全面。本文通过合金化方法对Ti-30Zr-5Al-3V进行改性,即采用Fe替代部分Ti,得到Ti-30Zr-5Al-3V-xFe(x=0,0.... 详细信息

钛及钛合金因为其具有低密度、高耐磨性及高比强度等优点而被广泛应用于航天、船舶以及军工行业。我国高强度钛合金种类少且研究不全面。本文通过合金化方法对Ti-30Zr-5Al-3V进行改性,即采用Fe替代部分Ti,得到Ti-30Zr-5Al-3V-xFe(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5)合金。研究了不同Fe含量及热处理对合金力学性能的影响,以及不同力学性能对应的不同微观结构特征。用非自耗真空电弧炉熔炼出不同成分的ZTAFV合金,对其进行不同的变形处理,测试了其分别在1000℃、900℃轧制态以及铸态下的力学性质、相组成和微观结构组成演变规律。研究结果表明,Fe含量为0-1.5%之间的钛合金结构为α+β相并存,Fe含量为2.0-2.5%的钛合金仅含有β相。TiZrAlV-0.5Fe综合力学性能最佳,ζb达到1420MPa,εf大于5%。TiZrAlV-1.5Fe拉伸强度最高,ζb达到1667MPa。合金强度的增加主要是因为α晶粒变小,细晶强化作用明显;合金塑性变差主要原因是α相含量减少,当全部由β相组成且β相晶粒粗大时,合金塑性很差,εf只有2%左右,延展性低。分别在1000℃和900℃温度下对合金进行轧制,结果显示,轧制温度为1000℃时轧出的合金塑性较好,因此本课题中统一采用1000℃为轧制温度。通过对铸态合金的压缩性能进行测试,可以看出,当Fe含量达到1.0wt%时,合金的压缩强度与压缩塑性均达到最高,随后开始急剧下降。对合金的维氏硬度进行测量,结果表明,在1000℃轧制态条件下,当Fe含量达到1.5wt.%时,合金表面硬度最高。

关键词：锆钛合金成分优化热处理高强度钛合金