等轴状钛基复合材料热压剪切变形行为及组织演变

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:htagsll
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钛基复合材料因其轻质、高强、耐高温的特性一直是航空航天发动机以及飞机机身重要结构件的理想材料,其中增强相呈准连续网状分布的钛基复合材料由于其拥有更高的强度、硬度和适用温度受到更多关注。通过热加工、热处理等手段调控钛基复合材料微观组织结构来达到改善其强韧性的目的是一种十分有效的途径。基于调控材料组织达到优化性能的理论,本课题采用“低能球磨混粉+热压烧结”粉末冶金工艺制备出网状钛基复合材料,随后通过固溶时效处理调控其组织结构得到等轴结构的钛基复合材料,并对其在实际应用中产生的热压剪切变形过程进行模拟和分析,探究复合材料组织演变规律及动态再结晶行为。本文采用的固溶温度为950-1100℃,固溶时间1h,时效温度为400-600℃,时效时间6h,对热处理后的各相百分含量进行统计,得出了固溶温度在930-1010℃、时效温度400-600℃下各相含量与热处理温度呈线性关系,并量化了函数关系式,利用函数关系式可以预测出一定条件下热处理后材料的各相含量。将时效时间从6h延长至12h后,材料微观结构呈等轴结构,通过对两种结构的钛基复合材料室温力学性能测试得出等轴结构的钛基复合材料相对于魏氏结构的钛基复合材料强度、硬度与塑性均得到提高,高温拉伸(400-700℃)结果也表明等轴状钛基复合材料在700℃时抗拉强度依然能达到近200MPa。通过对高温断裂机理的分析,发现断裂方式为一种典型的微孔聚集型沿晶断裂。热压剪切变形选取的温度为850-950℃,应变速率为10-3S-1-10-1S-1,将得到的工程应力应变曲线通过经验公式转变成等效应力应变曲线,并基于Arrhenious公式,建立了本构方程,利用deform软件模拟了热压剪切变形过程。对热压剪切变形模拟结果进行了数据提取和分析,发现:热压剪切变形实验与数值模拟得到的等效应力应变曲线大部分吻合程度较高,试样上下两端几乎不发生明显的塑性变形,变形较大的区域为试样窄缝处。位于窄缝中心处的应变速率与应变程度均大于次中心区,应变速率和应变程度最小的区域为窄缝与两端过渡区,且窄缝各区域等效应变量与时间接近线性关系。变形开始时,变形区内同时存在压缩变形和剪切变形,并且压缩变形略高,随着变形的继续进行剪切变形开始占据主导地位。采用光学显微镜和扫描电镜对热压剪切变形后的组织进行观察和分析发现:在变形区组织与非变形区组织之间有着明显的分界线,并且这个分界线与试样45°变形区一致,这表明变形区的组织在热压剪切变形中基体主要沿着剪切方向发生变形,这也与热压剪切变形过程中剪切变形占据主导地位的结论相吻合。通过对变形区组织的再结晶机制进行分析,得出了变形区基体的动态再结晶过程不仅发生了c DRX还发生了d DRX,但是以c DRX为主的结论。并且发生再结晶过程并不完全,基体中并非全部是等轴状的晶粒。随着应变速率的降低,再结晶类型并未发生改变,但是再结晶晶粒在延长变形时间后发生了明显的长大。
其他文献
铝合金因其导热性好、抗腐蚀等优势而被广泛应用于发动机散热及核电散热技术等领域。5454铝合金作为空气导流板用的主要铝合金之一,其焊接强度和精度对三代核电AP1000非能动安全壳冷却系统刚度及被动安全性能极为重要。因此,本文采用电弧焊接方法对5454铝合金焊接过程中电弧形态、能量分布、气孔缺陷、微观组织特征及接头力学性能进行研究,通过工艺参数优化来获得可靠的焊接接头,为核电站安全运行提供技术保障。首
喹啉是煤化工废水二级出水中的一种典型的难降解有机物之一,它广泛地存在于地表水和土壤中。传统的物理吸附法和生物降解法面临成本高、处理周期长等问题,难以投入实际应用。因此,寻求一种稳定高效的喹啉深度处理方法迫在眉睫。光电催化(PEC)氧化技术是高级氧化技术的一个分支,通过光催化过程与电化学过程相结合,产生强氧化性的·OH对污染物进行无选择性的高效氧化。本论文以光电催化氧化技术为基础,研制了基于钛网铜网
为响应国家节能减排的号召,实现结构的轻质化,在航天及汽车领域越来越多的结构件采用了两种或更多种材料连接,钛合金与钢作为两种广泛应用的金属材料,实现其可靠性连接将意义重大。电阻钎焊因其高效的焊接效率和较低的能耗被广泛应用,而温度场的变化直接影响着焊接接头的组织及力学性能,掌握电阻钎焊过程中温度场的变化规律对实现材料的可靠连接具有指导意义。故本文采用仿真软件对焊接过程温度场进行模拟,得出不同焊接方式下
家庭生活和工业生产中油水混合物的大量排放引发了巨大的经济损失和资源浪费,严重危害生态平衡和环境安全。传统的油水分离策略由于在分离过程中具有分离效率低,运行成本高及容易造成二次污染的缺点,正在逐渐被新兴的膜分离技术所取代。正是由于缺乏高渗透性、高耐污染性的油水分离膜材料,阻碍膜分离技术在世界范围内的应用。现阶段,对于膜表面润湿性的研究多是集中在表面涂层及表面接枝改性,这种在基膜表面的改性策略不但程序
自2015年新能源汽车的爆发式增长,世界锂需求量急速增加,加速锂资源开发具有重要意义。我国境内锂资源颇为丰富,盐湖卤水更是蕴含着巨大的能量。其中萃取法提锂以其成本低,绿色环保,工艺流程简单等优点逐步成为卤水提锂的热点。目前萃取法大多仍以Fe Cl3为共萃剂,加入萃取剂稀释剂作为萃取体系,并着重对萃取剂与稀释剂种类进行研究。本课题对于使用新型萃取剂对盐湖卤水中锂进行分离提取提供了新思路。本论文以脱硼
伴随人类技术的飞速发展,机器人技术的研究亦方兴未艾。形式多样的机器人广泛出现在星球探测、灾难救援、军事应用等领域并发挥着巨大作用,本文结合当前关于足式步行车的研究成果,进行六足步行车在故障后的行走步态以及稳定控制方法研究,实现六足步行车在故障状态下的运动控制,这对于自主执行任务的足式步行车具有重要意义。本文分析六足步行车的构型,建立六足步行车的坐标系统,分析不同坐标系之间的转换关系,并基于D-H方
304薄板不锈钢以其光洁的表面、耐腐蚀性强、无磁性等特点,广泛应用于工业生产中,采用传统电弧焊工艺焊接薄板不锈钢时,焊缝成形不良,变形问题比较严重。本文结合仿真和试验对不锈钢薄板夹层电阻焊工艺进行深入研究,优化焊接工艺提高不锈钢薄板电阻焊质量,解决不锈钢薄板焊后表面成形不美观的问题及实现焊后免漆、免打磨要求。本文以1.0mm304不锈钢薄板为研究对象,首先利用MSC.Marc仿真软件对304不锈钢
铝基碳化硅(Si Cp/Al)复合材料具有轻质、高硬度、高强度等优异机械性能,广泛应用于航空航天等领域。由于高强度硬度而使其加工难度大,加工时刀具磨损严重、加工表面质量差一直是困扰业界的难题。本文采用激光辅助微铣削的方法对Si Cp/Al材料进行加工,并对其加工过程进行有限元仿真。通过探究加工参数对切削力和表面粗糙度值的影响,对比不同参数下的材料可加工性,并对材料去除机理进行研究,确定最优切削参数
随着人口的急速增长,石化行业的原材料外泄,印染行业污水的肆意排放,导致越来越多的苯胺类有机污染物被排放到土地、地下水及海洋环境中。目前,对于苯胺类污染物的研究,主要集中在单一苯胺类物质的监测以及水处理分析,对于其在自然环境中的氧化行为的研究报道甚少,聚合反应作为极限氧化反应的一种,研究苯胺类有机物的极限氧化机理对于掌握其转化机理,实现更加高效的污染物的降解处理具有十分重要的意义。电化学-质谱联用技
在铝合金连接结构领域使用搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)技术具有成形美观、节能环保、无污染等优势。由于轴肩结构的限制,在飞行器尾翼以及箱体制造中常用的T形接头的应用方面难以得到性能优良的接头。静轴肩搅拌摩擦焊(Stationary Shoulder Friction Stir Welding,SSFSW)作为一种新式搅拌摩擦焊技术,将轴肩和搅拌针进行分离,焊接过程中