文献综述-文献翻译-关于浇铸钛和金的显微结构和机械性能

1附 录 一附 录 一 附 录 一附 录 一 浇 铸 钛 和 金 的 显 微 结 构 和 机 械 性 能浇 铸 钛 和 金 的 显 微 结 构 和 机 械 性 能浇 铸 钛 和 金 的 显 微 结 构 和 机 械 性 能浇 铸 钛 和 金 的 显 微 结 构 和 机 械 性 能摘 要 ： 通 过 感 应 熔 化 的 方 法 而 获 得 的 ， 研 究 热 处 理 和 冷却 凝 固 率 对 其 显 微 结 构 和 机 械 性 能 的 影 响 和 作 用 。 结 果 表 明 ： 通 过增 加 冷 却 凝 固 率 ， 可 以 使 的 显 微 结 构 从 单 一 化 特 征 及 大尺 寸 的 粒 状 结 构 变 成 了 具 有 优 良 性 能 的 小 尺 寸 粒 状 结 构 。 通 过 采 用不 同 的 方 法 和 对 不 同 时 期 的 合 金 进 行 处 理 ， 合 金 相 位 逐 渐 在 粒 状 晶体 的 内 部 和 粒 状 晶 体 的 边 界 上 沉 淀 。 由 于 沉 淀 物 晶 相 的 改 变 ， 合 金承 受 拉 力 的 性 能 和 伸 长 率 同 时 被 改 良 。 在 b= = ， 将 会 获 得 一 种 具 有 良 好 性 能 的 合 金 ,在 临 界 区 域 里 使 用 这 种 合 金会 让 我 们 收 到 满 意 的 效 果 。关 键 字 浇 铸 ； 冷 却 凝 固 率 ； 机 械 性 能1介 绍钛 合 金 以 其 优 良 的 机 械 性 能 ， 在 飞 机 、 航 空 航 天 和 其 它 领 域 中 ，受 到 了 人 们 的 关 注 和 认 可 ， 尤 其 是 在 较 高 特 殊 作 用 力 的 环 境 之 下 。在 降 低 航 天 器 的 质 量 并 改 进 的 它 的 运 输 适 宜 性 上 ， 该 合 金 受 到 了 关注 。 为 了 满 足 以 上 两 种 情 况 ， 一 种 被 叫 做 贝 它 钛 的 重 要 钛 合 金 逐 渐得 到 发 展 和 优 化 。 由 于 其 具 有 高 抗 力 、 弹 性 系 数 和 伸 长 率 等 良 好 的综 合 性 能 ， 合 金 经 变 成 了 潜 在 的选 择 材 料 被 用 于 在 那 些 贝 它 类 型 合 金 之 中 。 从 以 上 的 论 述 中 我 们 可以 知 道 ， 在 室 温 有 较 好 的 可 使 用 性 ， 同 时 也 适 用 于 寒 冷的 工 作 环 境 之 下 。 不 幸 地 是 ， 由 于 合 金 的 高 处 理 成 本 以 及 诸 如 低 可塑 性 和 高 刚 度 等 缺 点 ， 使 其 在 制 造 复 杂 的 联 合 体 和 薄 壁 件 时 存 在 许多 问 题 ， 成 为 影 响 其 在 航 空 航 天 业 中 广 泛 应 用 的 关 键 所 在 。 为 了 降低 其 合 成 成 本 并 达 到 其 易 于 重 新 塑 造 的 弹 性 ， 精 密 铸 造 技 术 被 引 入到 了 这 个 领 域 中 。 但 是 由 于 铸 造 出 来 的 合 金 其 贝 它 晶 粒 较 大 且 机 械性 能 很 低 ， 故 此 的 使 用 受 到 了 极 大 的 限 制 。 由 于 热 处 理对 的 力 有 影 响 ， 因 此 还 是 可 以 改 善 其 伸 长率 并 提 高 它 的 机 械 性 能 的 。 关 于 热 处 理 对 的 影 响 的 研 究首 先 在 美 国 和 前 苏 联 开 展 。 他 们 指 出 ： 在 热 处 理 之 后 ， 在 阿 尔 法 晶相 的 内 部 和 边 界 上 均 出 现 了 矩 阵 式 的 沉 淀 物 ， 阿 尔 法 相 的 出 现 与 分布 戏 剧 性 地 改 善 了 合 金 的 机 械 性 能 。 这 篇 文 章 的 目 地 就 是 要 找 出 在2不 同 的 冷 却 凝 固 率 和 热 处 理 条 件 下 钛 合 金 的 机 械 性 能 和 微 观 结 构 的变 化 ， 以 找 到 一 个 科 学 合 理 的 方 法 来 测 量 和 进 一 步 提 高 合 金 的 机 械性 能 。 2实 验实 验 的 原 料 来 自 海 棉 状 的 钛 ,矾 和 铝 的 合 金 ， 高 纯 净 的 铝 块 ， 铬粉 和 锡 块 。 然 后 他 们 在 一 起 在 感 应 炉 里 被 融 化 ， 依 照 合 金 名 义 上 的组 成 成 份 ， 其 组 成 成 份 有 15%V、 3%3%3%其 余 的 全部 是 装 料 的 总 重 量 是 8千 克 。 我 们 设 置 旋 转 式 喷 灌 器 工 作 转 速为 20转 /分 ， 分 布 的 温 度 大 约 是 1750 。 为 了 研 究 合 金 不 同 的 冷 却凝 固 率 对 于 其 机 械 性 能 和 微 观 结 构 的 影 响 ， 熔 化 的 合 金 离 心 后 被 浇注 到 一 个 长 235m， 宽 10m， 厚 度 分 别 为 50m、 25m、 10 系列 金 属 模 具 内 。 用 于 分 析 合 金 的 微 观 结 构 和 机 械 性 能 的 样 品 就 来 自于 其 中 。 热 处 理 的 试 样 在 80 下 被 加 热 20分 钟 ， 然 后 水 冷 。 其 他 用空 气 冷 却 的 试 样 也 是 如 此 。 合 金 的 显 微 结 构 被 放 在 高 倍 显 微 镜 下 和 进 行 研 究 。 拉 伸 试 验 后 的 物 理 断 面 也 被 放 在 进 行 研究 。 它 的 机 械 特 性 是 在 拉 伸 机 上 进 行 测 试 的 。3结 果 及 讨 凝 固 率 对 合 金 微 观 结构 的 影 响 合 金 在 冷 却 凝 固 后 的 微 观 结构 如 图 1所 示 少 许 气 体 和 热力 孔 的 等 轴 晶 粒 在 合 金 晶 粒 的内 部 和 边 界 上 均 有 分 布 。 带 有 黑 色的 第 二 幅 图 被 认 为 是 一 个 不 平 衡的 冷 却 凝 固 结 构 。 随 着 冷 却 凝 固 率的 不 断 增 加 ， 晶 粒 的 尺 寸 变 得 越 来越 小 。 越 靠 近 模 型 的 内 表 面 晶 粒 的尺 寸 越 小 ， 越 小 的 铸 造 尺 寸 结 果 也是 如 此 。 这 是 因 为 在 模 型 的 内 表 面以 及 较 小 的 铸 造 尺 寸 时 ， 激 冷 作 用对 合 金 的 晶 粒 尺 寸 并 没 有 多 少 不同 之 处 凝 固 率 对 合 金 机 械 性 能 的 影 响下 表 1列 出 了 不 同 的 冷 却 凝 固 率 对 合 金 延 展 性 的 影 响 。 随 着 冷 却3凝 固 率 的 增 加 ， 合 金 承 受 的 拉 力 也 随 之 增 加 ， 与 此 同 时 ， 合 金 的 延伸 率 也 逐 渐 升 高 。 延 展 率 的 增 加 主 要 归 因 于 较 小 的 晶 粒 尺 寸 。 比 较较 薄 的 部 分 而 言 ， 中 等 厚 度 及 较 厚 区 域 在 延 展 性 方 面 并 没 有 太 大 的不 同 之 处 。 理 后 的 合 金 微 观 结 构在 正 常 情 况 下 ， 通 过 空 冷 和 小 冷 的 合 金 单 是 可 以 区 分 开 的 。经 过 不 同 时 期 和 不 同 方 法 的 处 理 之 后 ， 针 状 的 相 出 现 在 了 晶 粒 的内 部 以 及 边 界 上 ， 良 好 的 拉 伸 和 延 伸 率 的 结 合 是 可 以 通 过 恰 当 地 热处 理 来 达 到 的 。 图 2的 （ a） 和 （ b） 中 展 示 了 的 在 450 到 650 时 加 热 8小 时 后 的 合 金 显 微 结 构 。 随 着 温 度 的 逐 渐 升 高 ， 针 状 的 相 变 得 粗 糙 。 相 与 其 基 体 之 间 存 在 着 互 不 相 干 的 相 互 关 系 。 图 2（ c）中 显 示 出 相 析 出 于 晶 粒 的 边 界 上 ， 相 与 晶 粒 边 界 所 成 的 角 度 估计 30 。 相 之 所 以 很 容 易 在 晶 粒 的 边 界 上 析 出 的 原 因 可 以 归 结 为较 低 的 成 核 能 量 以 及 不 完 全 处 理 后 在 晶 粒 的 边 界 上 所 产 生 的 元 素 相互 排 斥 作 用 。 在 晶 粒 的 边 界 上 大 量 的 析 出 相 将 导 致 合 金 的 脆 性 。4图 3（ a） 和 （ b） 中 展 示 出 了 想 的 在 450 下 加 热 6小 时 和 24小 时 时 的 合 金 相 图 。 随 着 加 热 时 间 的 增 加 ， 相 变 得 越 来 越 粗 糙 。同 时 ， 相 也 会 部 分 的 增 加 。 图 3（ ） 中 展 示 出 了 想 的 双 期处 理 后 的 合 金 的 对 比 。 双 期 处 理 后 的 相 变 得 更 加 粗 糙 ， 在 相 的5析 出 物 上 有 很 长 一 段 的 距 离 。 理 后 合 金 的 机 械 性 能图 4（ a） 中 表 示 了 在 不 同 的 加 热温 度 下 加 热 8小 时 后 合 金 机 械 性 能 的变 化 。 随 着 加 热 温 度 的 逐 渐 增 加 ， 伸长 率 和 屈 服 强 度 下 降 而 伸 展 率 增 加 。导 致 合 金 机 械 性 能 变 化 的 主 要 原 因 是晶 粒 的 大 小 ， 数 量 以 及 基 体 上 的 相 。随 着 加 热 温 度 的 不 断 增 加 ， 相 变 得越 来 越 粗 糙 ， 从 而 导 致 了 该 相 越 来 越容 易 析 出 并 附 着 在 原 有 的 晶 粒 上 。 在进 行 机 械 性 能 测 试 的 过 程 中 ， 相 最终 导 致 了 合 金 的 低 强 度 和 高 的 延 展性 。 当 加 热 温 度 为 450 时 ， 加 热 温 度 为 650 时 ， 95M。 对 比 于 强 度 而 言 ， 合 金延 展 率 的 变 化 有 不 同 的 倾 向 ， 延 展 率从 450 ） 变 为 14.%（ 650 ） 。图 （ b） 中 展 示 出 了 在 4 下 加热 不 同 时 间 后 合 金 机 械 性 能 的 变 化 。 随着 加 热 时 间 的 不 断 增 加 ， 合 金 的 伸 长 率和 屈 服 强 度 稍 有 增 加 而 延 伸 率 却 下 降了 。 随 着 加 热 时 间 的 继 续 增 加 ， 析 出 物的 距 离 变 得 特 别 小 ， 从 而 很 难 再 析 出 ，以 致 于 导 致 了 在 测 试 的 过 程 中 ， 金 属 的强 度 升 高 而 延 伸 率 下 降 。 图 5显 示 出 了 在 450 和 650 下 加热 8小 时 后 的 合 金 破 碎 形 态 。 结 果 显 示出 破 碎 是 在 内 部 出 现 的 表 现 出 涟 漪 的特 性 。 虽 然 破 碎 是 内 部 的 微 粒 ， 但 是 相对 较 小 的 微 粒 尺 寸 也 许 是 高 延 展 性 的最 好 解 释 ， 合 金 二 期 加 热 后 ， 强 度 增 加而 延 展 性 下 降 ， 到 了 386兆 帕 。6延 展 率 提 高 到 分 点 ， 二 期 处 理 之 后 ， 析 出 物 之 间 较 长 的 距 离是 导 致 合 金 低 强 度 和 高 延 展 性 的 主 要 原 因 。 理 后 冷 却 凝 固 率 对 合 金 机 械 性 能 的 影 响图 6显 示 出 了 热 处 理 之 后 合 金 中 等 厚 度 和 较 厚 部 分 的 机 械 性 能 ，试 样 在 80摄 氏 度 下 完 全 处 理20分 钟 之 后 在 不 同 的 温 度 下加 热 8小 时 。 随 着 加 热 温 度 的逐 渐 增 加 ， 中 等 厚 度 和 较 厚 区域 合 金 的 拉 伸 力 下 降 而 延 展率 升 高 ， 总 的 来 说 ， 合 金 中 部的 伸 长 率 和 延 展 率 都 比 较 厚部 分 的 高 ， 但 是 当 温 度 厚 度 部分 高 于 510摄 氏 度 时 加 热 8小时 后 ， 合 金 中 等 厚 度 部 分 的 伸长 率 和 延 展 率 却 都 比 较 厚 部分 的 低 。 这 个 不 期 望 的 后 果 可 以由 晶 粒 从 边 界 向 晶 粒 内 部 逐 渐 混 合 ， 从 而 导 致 了 内 部 应 力 起 作 用 而获 得 解 释 s=i+ (1)其 中 层 混 乱 运 动 中 磨 擦 力 的 反 作 用 力 。 个 常 量 ， 粒 直 径 。晶 粒 内 部 应 力 可 以 由 来 描 述 。=(2)其 中 切 模 量 ， 格 斯 向 量 ， b, 出 物 之 间 的 距离 ， 出 物 的 厚 度 。 当 考 虑 到 拉 伸 屈 服 作 用 力 的 时 候 ， 我 们 便 可以 推 断 出 多 晶 材 料 时 ： =1/2晶 粒 边 界 应 力 和 内 部 应 力 的 混 合 作 用 关 系 式 可 以 表 示 为 ：s=i+()增 加 晶 粒 的 尺 寸 将 会 导 致 屈 服 强 度 的 下 降 ， 但 同 样 可 以 导 致 在晶 粒 内 部 的 析 出 物 的 密 度 变 大 ， 从 而 使 析 出 物 之 间 的 距 离 减 小 ， 比较 较 小 尺 寸 的 晶 粒 而 言 ， 较 大 尺 寸 的 晶 粒 在 晶 粒 内 部 的 析 出 物 在 对7伸 长 率 的 影 响 与 作 用 上 占 有 优 势 。 当 在 510摄 氏 度 下 加 热 8小 时 后 ，大 尺 寸 晶 粒 的 伸 长 率 在 晶 体 内 部 的 析 出 物 中 要 远 远 超 过 小 尺 寸 的 晶粒 。 4结 论（ 1） 凝 固 后 的 合 金 的 微 观 结 构 是 由 各 方 等 大 的 晶 粒 和 在 晶 体边 界 和 内 部 的 一 些 气 泡 和 热 力 孔 所 组 成 。 随 着 冷