检索结果-南通市图书馆

锆钛合金包埋渗铝及硅铝共渗层组织结构与性能的研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锆钛合金包埋渗铝及硅铝共渗层组织结构与性能的研究

作者：刘译泽燕山大学

学位级别：硕士

由于钛及钛合金具有高比强度、良好的耐腐蚀性、稳定的中温机械性能和低密度等特性,使得它们在化学工业、航天部件以及军事领域中得到了广泛的应用。然而,钛和钛合金较差的高温抗氧化性限制了它们作为航空发动机高温部件的进一步应用。... 详细信息

由于钛及钛合金具有高比强度、良好的耐腐蚀性、稳定的中温机械性能和低密度等特性,使得它们在化学工业、航天部件以及军事领域中得到了广泛的应用。然而,钛和钛合金较差的高温抗氧化性限制了它们作为航空发动机高温部件的进一步应用。本文利用粉末包埋法在Ti-30Zr-6Al-4V(wt.%)合金表面分别制备了渗铝涂层和硅铝共渗涂层,对涂层的相组成、表面形貌以及组织结构进行了表征,并探索了不同涂层的高温抗氧化性能及其原理。研究结果表明:在1000℃/4 h条件下制备了渗剂中Al含量为15%、25%、35%的三种渗铝涂层,其厚度分别大约为110μm、165μm、235μm。渗铝层分为渗层和过渡层,渗层的主要成分为AlTi相,过渡层的主要成分为TiAl相和TiAl相。在1000℃/4 h条件下制备了四种不同渗剂比例的硅铝共渗涂层。渗剂中Al含量为25%,Si含量为5%、8%、10%、15%,涂层厚度分别大约为55μm、30μm、25μm、14μm,总体主要以渗铝为主。当Si含量为5%、8%以及10%时,渗层分为外层和过渡层,外层主要组成为AlTi相,过渡层为TiAl和TiAl。外层内部弥散分布着TiSi的夹层,随着Si含量的增加,硅化物越多越聚集且越靠近涂层表面。当Si含量为15%时,渗层为单一层,由外及内分别为AlTi、TiAl、TiAl,TiSi十分接近涂层表面。硅铝共渗涂层随着Si含量的增加总厚度越薄。Zr和Si固溶在钛铝化合物中。采用等温变频循环氧化实验法研究了空气中渗铝涂层和硅铝共渗涂层在800℃和900℃氧化90 h的氧化行为。结果表明:在800℃以及900℃氧化90 h后,尺寸为12 mm×12 mm×3 mm的基体合金完全被氧化,呈现粉末状以及碎块状,氧化增重为266.67 mg·cm。在800℃氧化90 h后,渗铝涂层和硅铝共渗涂层均提高基体合金的高温抗氧化性能。渗铝涂层中当渗剂中Al为15%时渗铝涂层抗氧化性能最优,氧化增重为1.32 mg·cm;硅铝共渗涂层中渗剂含量为5%Si+25%Al的硅铝共渗涂层高温抗氧化性能最优,氧化增重为0.12 mg·cm。在900℃氧化90 h后,渗铝涂层抗氧化性能较好,硅铝共渗涂层仅在氧化初期可提高抗氧化性能。当渗铝涂层中Al含量增加以及硅铝共渗涂层中Si含量增加时,高温抗氧化性能降低。

关键词：锆钛合金包埋渗 Al涂层 Si-Al涂层高温氧化

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

一种新型锆钛合金动态断裂特性研究

一种新型锆钛合金动态断裂特性研究

作者：刘崧西南交通大学

学位级别：硕士

本文以一种新型锆钛合金（47Zr-45Ti-5Al-3V）为研究对象,采用动态拉伸实验和动态断裂韧性实验来研究材料的动态断裂特性。首先利用直接撞击式Hopkinson拉杆（SHTB）实验技术对锆钛合金在室温、应变速率为1000s-1-4150s-1的动态拉... 详细信息

本文以一种新型锆钛合金（47Zr-45Ti-5Al-3V）为研究对象,采用动态拉伸实验和动态断裂韧性实验来研究材料的动态断裂特性。首先利用直接撞击式Hopkinson拉杆（SHTB）实验技术对锆钛合金在室温、应变速率为1000s-1-4150s-1的动态拉伸力学行为进行了实验研究。实验结果表明,锆钛合金的平均动态屈服强度σ0.2=570MPa,平均动态抗拉强度σb=754MPa,且屈服强度和抗拉强度具有明显的应变率相关性,它们都随应变率的增加而增大,线性拟合结果显示,抗拉强度与应变率遵循线性关系（σb＝667.56+0.036ε）,而屈服强度与应变率的线性关系复杂;锆钛合金的平均断裂伸长率εf=10.3%,失稳应变和断裂伸长率均随应变率的增加而增大,呈现出“高速韧性”的特点;由能量分析导出其平均动态破坏能密度为56.3J/mm3,在整个应变率范围内,合金的应变能密度随应变率的增加而增大。对回收试样断口进行了SEM分析,结果表明：随应变率的提高,材料的断裂方式由准解理断裂变为韧性断裂,材料的断裂机理为微孔聚集断裂。对试样的纵截面进行金相和SEM观察发现,随应变率的增大,片层状α晶粒的平均粒径降低,α晶粒沿平行于拉伸方向排列取向,这种取向有利于提高材料的断裂伸长率;对试样进行TEM分析发现,位错线密度以及位错滑移量随应变率的增大而提高,形成亚晶粒的能力增强,而形变孪晶密度随应变率增大而降低。锆钛合金的变形机理由较低应变率下的位错滑移机制和形变孪生共同作用机制变为较高应变率下位错滑移机制。利用分离式Hopkinson压杆（SHPB）实验加载技术对预缺口的半圆盘弯曲试样进行Ⅰ型动态断裂实验,测量了包括起裂韧度、断裂能、传播韧度在内的三个重要的断裂参数,并对其加载速率的相关性进行研究。结果表明：锆钛合金的平均起裂韧度、平均传播韧度和平均断裂能分别为89.1MPa·m1/2、86.3MPa·m1/2和6.54×104MPa·m,起裂韧度和传播韧度都随加载速率的增大而降低,传播韧度略小于起裂韧度。通过对动态断裂实验回收试样的断口进行SEM观察发现,锆钛合金在所有工况下的断裂方式为穿晶韧性断裂,材料的断裂机理为微孔聚集断裂,即材料的断裂是由裂纹的形核和扩展造成的。在裂纹扩展连接过程中出现两种途径：内颈缩会合和剪切型（之字形）扩展。后者与前者相比增大了裂纹扩展路径,使断裂过程消耗更大的能量,断裂韧性更大。由能量率的对比分析发现,SHTB动态拉伸断裂实验得到的锆钛合金断裂能量率G平均值为G=17.35KPa-m,与动态断裂韧性实验得到的断裂能G=72.52KPa-m处于同一量级。因此,锆钛合金在动态拉伸断裂实验和动态断裂韧性实验这两种不同动态加载方式下动态断裂性能是等效的。

关键词：锆钛合金动态拉伸强度动态断裂韧性韧性断裂 Hopkinson拉杆

渗硼及硼铝共渗的锆钛合金组织结构与性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

渗硼及硼铝共渗的锆钛合金组织结构与性能研究

作者：王新宇燕山大学

学位级别：硕士

由于钛合金具有许多优秀的综合力学性能,例如高比强度、高耐腐蚀性、稳定的机械性能等特性使得他们在化学工业、航天部件、发动机、海洋石油化工中应用十分广泛。然而由于钛合金的摩擦磨损性能比较差,在应用上受到了一定的限制,因此本... 详细信息

由于钛合金具有许多优秀的综合力学性能,例如高比强度、高耐腐蚀性、稳定的机械性能等特性使得他们在化学工业、航天部件、发动机、海洋石油化工中应用十分广泛。然而由于钛合金的摩擦磨损性能比较差,在应用上受到了一定的限制,因此本项目的研发与应用具有重要的意义。在1000℃条件下的B-Al共渗,磨损较小,整体力学性能提升效果最明显,具有非常大的进步,其中温度是影响性能的关键。研究结果表明:当采用第一种单渗的渗硼方式,具体渗硼剂的组成为20%BC+75%Si C+5%LaO,在900℃,保温20h的样品最长的硼针可达30μm,外层厚度10μm;在1000℃,保温20h的样品最长硼针可达45μm,平均硼针厚度15μm。当采用第二种单渗的渗硼方式,渗硼剂组成为20%BC+75%Si C+5%NHCl,在900℃,保温20h的样品最长的硼针可达50μm,外层厚度10μm向内部深入;在1000℃,保温20h的样品最长硼针可达30μm,平均硼针厚度15μm。单渗的渗硼层分为渗层和过渡层,两种单渗的主要产物都是TiB和TiB,随着温度升高,TiB,TiB含量减低。组织为苞状和无规则块状组织。硼化物在内部是以针状或晶须状向内部渗透扩散。当采用硼铝共渗的渗硼方式,实验条件为:温度900℃和1000℃,保温时间20h,渗硼剂比例为20%Al+20%BC+75%Si C+5%NHCl,进行硼铝共渗,渗层主要分为三层,分别为共渗层、过渡层、基体这三层,渗层厚度大概35μm,过渡层厚度大概30μm,硼铝共渗的主要产物为AlTi和TiB。通过两种单渗方式和硼铝共渗方式处理样品可以提高材料表面的硬度,通过摩擦磨损实验对磨损率经行分析:900℃样品相比于基体降低了52.4%,1000℃样品相比于基体降低了60%;当采用第二种单渗方式时,900℃样品相比于基体降低了6.3%,1000℃样品相比于基体降低了61.4%;当采用硼铝共渗时,900℃样品相比于基体降低了32.5%,1000℃样品相比于基体降低了87%。可以看出几种渗硼方式都可以有效提高材料的耐磨性,虽然样品都出现了不同程度的磨粒磨损和黏着磨损,但在1000℃条件下的B-Al共渗,磨损较小,整体力学性能提升效果最明显。

关键词：锆钛合金渗硼硼铝共渗耐磨性

新型锆钛合金的动态拉伸力学性能与微观断裂机制试验研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

航天器环境工程 2013年第3期30卷 310-315页

作者：刘崧覃金贵陈荣龚自正张品亮西南交通大学材料科学与工程学院成都610039 国防科技大学理学院长沙410073 北京卫星环境工程研究所可靠性与环境工程技术重点实验室北京100094

采用直接撞击式Hopkinson拉杆装置对新型锆钛合金材料在动态冲击载荷作用下的力学性能进行了试验研究,得到了典型动态拉伸真应力-真应变曲线。试验结果表明,在室温、应变率为800～4000s-1的情况下,材料的动态强度(包含屈服强度σ0.2、... 详细信息

采用直接撞击式Hopkinson拉杆装置对新型锆钛合金材料在动态冲击载荷作用下的力学性能进行了试验研究,得到了典型动态拉伸真应力-真应变曲线。试验结果表明,在室温、应变率为800～4000s-1的情况下,材料的动态强度(包含屈服强度σ0.2、抗拉强度σb)、失稳应变、伸长率以及应变能密度均随应变率的增大而增大。采用扫描电子显微镜(SEM)对试件断口进行分析,研究了合金材料在不同应变率状态下的失效断裂特征。结果发现,随应变率的增大,材料的断裂方式由准解理断裂变为韧性断裂。

关键词： Hopkinson杆动态拉伸应变率锆钛合金

20Zr-70Ti-6Al-4V合金静动态力学性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稀有金属材料与工程 2018年第4期47卷 1210-1215页

作者：聂洋洋程兴旺聂宇坤刘日平北京理工大学冲击环境材料技术重点实验室北京100081 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004

以20Zr-70Ti-6Al-4V合金为研究对象,采用XRD、DSC、OM和SEM等测试分析技术,研究了合金在退火处理和固溶时效处理过程中的相变及组织演化规律,并通过万能试验机和分离式霍普金森压杆,进一步研究了组织与应变速率对合金静动态力学性能的... 详细信息

以20Zr-70Ti-6Al-4V合金为研究对象,采用XRD、DSC、OM和SEM等测试分析技术,研究了合金在退火处理和固溶时效处理过程中的相变及组织演化规律,并通过万能试验机和分离式霍普金森压杆,进一步研究了组织与应变速率对合金静动态力学性能的影响。结果表明:20Zr-70Ti-6Al-4V合金经退火和固溶时效后均由α相和β相组成,呈现为网篮组织,在静态加载条件下,抗拉强度最高可达1301 MPa,塑性应变最高可达14.9%,抗压强度最高可达1386MPa,断裂方式为韧性断裂;在动态加载条件下,应变速率处于1000到3000 s^(-1)这一高应变率范围时,20Zr合金的动态抗压强度有明显提高,表现为应变率强化效应,在同一应变速率下,20Zr合金固溶时效态的抗压强度和失效应变均高于退火态;动态压缩试样表面观测到与压缩轴呈45°角的宏观裂纹,动态破坏模式为绝热剪切失稳破坏。

关键词：锆钛合金抗拉强度动态力学性能绝热剪切带

Zr-Ti合金相稳定性与弹性性质的第一性原理研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稀有金属材料与工程 2020年第6期49卷 2004-2010页

作者：杨相冠梁小平王雨栾佰峰重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 重庆大学重庆400044

利用特殊准随机结构(specialquasi-randomstructure,SQS)超晶胞模型及第一性原理计算研究了Zr1-xTix合金中Ti含量及相结构(hcp与bcc结构,α相与β相)对合金相稳定性及弹性性质的影响。研究表明:从弹性性质上看,Ti含量增加会使Zr-Ti合金... 详细信息

利用特殊准随机结构(specialquasi-randomstructure,SQS)超晶胞模型及第一性原理计算研究了Zr1-xTix合金中Ti含量及相结构(hcp与bcc结构,α相与β相)对合金相稳定性及弹性性质的影响。研究表明:从弹性性质上看,Ti含量增加会使Zr-Ti合金的结构更加稳定,Zr-Ti合金α相的结构稳定性普遍高于β相;Zr-Ti合金普遍具有延展性,Zr-Ti合金的α相具有更高的硬度并且其硬度和韧性都与Ti元素浓度成正比,Zr-Ti合金的β相具有更高的韧性;从电子结构上看,Ti不会显著改变hcp结构和bcc结构Zr-Ti合金系统的态密度(DOS),Zr-Ti合金系统的DOS分布中的费米能级与纯Zr系统的相似,Ti含量对Zr-Ti合金的相稳定性影响不大。

关键词：第一性原理相稳定性弹性性质锆钛合金

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

富锆锆钛二元合金力学性能和耐蚀性研究

燕山大学学报 2018年第3期42卷 246-251页

作者：王建青张兵陈宝吕敬旺景勤燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004

研究了含锆50%以上锆钛二元合金的力学和耐腐蚀性能,并用X射线衍射技术、扫描电子显微技术、力学性能试验、全浸腐蚀失重试验和电化学极化曲线测量技术对其进行表征。结果表明,Zr含量为70%~80%的合金表现出了良好的综合力学性能;合金在5... 详细信息

研究了含锆50%以上锆钛二元合金的力学和耐腐蚀性能,并用X射线衍射技术、扫描电子显微技术、力学性能试验、全浸腐蚀失重试验和电化学极化曲线测量技术对其进行表征。结果表明,Zr含量为70%~80%的合金表现出了良好的综合力学性能;合金在5 mol/L HCl溶液中的自腐蚀电流随Zr含量增高而下降,含Zr60%以上的合金表现了很强的耐蚀性。Zr70和Zr80合金实现了良好的综合力学性能和优异耐蚀性的组合。

关键词：锆钛合金硬度力学性能耐蚀性

熔体旋淬合金Zr_(0.9)Ti_(0.1)(Ni,Co,Mn,V)_(2.1)的微结构与电化学性能

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

电化学 2001年第3期7卷 288-293页

作者：文明芬翟玉春佟敏陈廉郑华马荣俊东北大学材冶学院辽宁沈阳110006 中国科学院金属腐蚀与防护研究所辽宁沈阳110015 长沙矿冶研究院湖南长沙410084

对比研究了熔体旋淬和常规熔铸合金Zr0 .9Ti0 .1(Ni,Co ,Mn ,V) 2 .1的微结构和电化学性能 .XRD分析表明 :熔体旋淬合金在退火前后的晶体结构和铸态合金一样 ,均为面心立方结构 ,由LaveC15相组成 ;并且随旋淬速度的增加 ,旋淬合金中的... 详细信息

对比研究了熔体旋淬和常规熔铸合金Zr0 .9Ti0 .1(Ni,Co ,Mn ,V) 2 .1的微结构和电化学性能 .XRD分析表明 :熔体旋淬合金在退火前后的晶体结构和铸态合金一样 ,均为面心立方结构 ,由LaveC15相组成 ;并且随旋淬速度的增加 ,旋淬合金中的非晶成分越多 .电化学测试表明 :旋淬合金有较好的活化性能 ,但其最大放电容量较低 ,小于 2 80mAh/g ;而退火后的旋淬合金需经 30次循环才能完全活化 ,其最大放电容量皆为 34 0mAh/g左右 ,高于铸态合金和退火前的旋淬合金 ;在电流密度为 30 0mA/g下进行充放电循环 ,发现退火后的旋淬合金循环稳定性明显高于铸态合金电极 ,并且随旋淬速度的增加 ,循环稳定性越好 ,经过 80 0次循环后 ,退火后的 4 0m/s合金容量保持率高达 85 % ,容量衰减率只有 6.9%

关键词：锆钛合金镍氢二次电池电化学性能贮氢合金 XRD衍射熔体旋淬循环稳定性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锆钛基合金组织力学性能及摩擦磨损行为研究

锆钛基合金组织力学性能及摩擦磨损行为研究

作者：刘超燕山大学

学位级别：硕士

锆与钛两种元素位于元素周期表的同一副族(IVB),具有相似的物理化学性质。室温下能形成密排六方(hcp)结构的无限固溶体。锆钛合金在某些方面具有比纯钛和纯锆更优异的性能,如:生物性能、腐蚀性能、摩擦磨损性能及力学性能,在生物、化工... 详细信息

锆与钛两种元素位于元素周期表的同一副族(IVB),具有相似的物理化学性质。室温下能形成密排六方(hcp)结构的无限固溶体。锆钛合金在某些方面具有比纯钛和纯锆更优异的性能,如:生物性能、腐蚀性能、摩擦磨损性能及力学性能,在生物、化工、航空等诸多领域具有许多潜在的价值,其成分及组织调控还有很大的探索空间。在金属材料的众多失效形式中,由磨损失效而造成的损失达到一半之多,探索合金的摩擦磨损性能是评估新材料的一个重要方面。所以研究具有综合力学性能的锆钛合金和掌握锆钛合金的摩擦磨损性能对航空、航天材料的发展是有重要意义的。基于如上所述的现状,本文通过合金化的方法向锆钛二元基体合金中添加镍元素来提高锆钛基体合金的综合力学性能。同时,研究新型锻造态的ZrTiAlV合金摩擦磨损性能及相应的磨损机制。以锆钛二元合金为基体合金,分别向基体合金中添加不同含量的镍元素,制备ZrTiNi合金。用真空非自耗熔炼炉制备四种成分的ZrTiNi合金并研究其相组成、组织变化及力学性能变化。研究结果表明:随着镍元素的加入,ZrTiNi合金中形成了新相,相组成由原来单一的α相转变为α相和C14两相;α板条的宽度逐渐变小;当镍的加入量为3 wt.%时,ZrTiNi合金有最好的综合力学性能,此时合金的断裂强度为1715 MPa,延伸率为9.70%。对四种不同锻造态的ZrTiAlV(χ=0,20,47,51 wt.%)合金进行不同载荷条件下的摩擦磨损实验,研究其摩擦磨损行为并用SEM观察合金磨损后的表面形貌分析磨损机制。研究结果表明,随着载荷的增加,合金的摩擦系数逐渐减小。在低载荷条件下(1N和2N),20Z合金表现出较低的摩擦系数和较低的磨损率,有更好的耐磨性,主要的磨损机制为轻微的磨粒磨损和轻微的黏着磨损共存;在高载荷条件下(5N和10N),51Z合金表现出较低的摩擦系数和磨损率,有更好的耐磨性,主要的磨损机制为轻微的磨粒磨损。

关键词：锆钛合金 C14拉夫斯相力学性能摩擦磨损行为磨损机制