Ti-2.5Cu合金论文：Ti2Cu颗粒强化相强度塑性孪生.doc

Ti-2.5Cu合金论文：Ti2Cu颗粒强化相强度塑性孪生【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。【摘要】本文对Ti-2.5Cu合金采用不同的时效工艺改变组织中增强相的尺寸、形貌和取向，研究了强化相的析出，系统地研究了颗粒增强Ti-2.5Cu合金在不同的施载模式下的力学性能和变形机制，最后分析总结了钛合金中的孪生变形特征。根据对孪晶-孪晶、孪晶-强化相、孪晶-晶界之间相互作用的分析，以及增强相对孪晶形成过程的影响，最后确定钛合金中合适的增强相，结合强化相对材料强度的贡献和孪生切变对塑性的贡献，设计出一种低温高强度高塑性的钛合金材料。本文研究结果表明：Ti-2.5Cu经不同的固溶和时效处理后均得到Ti2Cu亚微米级针状增强颗粒，其硬度在20002400MPa之间。固溶双重时效后的Ti-2.5Cu近钛合金经单调静载荷试验后，获得高的强度，同时保持了高的塑性；但在冲击载荷下得到的韧性较低，不适合在冲击载荷下使用。并通过对时效态Ti-2.5Cu进行循环疲劳载荷试验，发现低温循环应力较大。大应变幅下低温疲劳寿命较长，也说明了时效态Ti-2.5Cu的塑性较好。时效态Ti-2.5Cu合金之所以有良好的低温性能，与它的微观变形机制密不可分。该材料的断裂过程是微孔的形核、长大和聚合的过程；室温变形是以位错滑移机制为主；低温变形以孪生切变为主。低温循环载荷下发现三种类型的孪晶：（?）和（?）型拉伸孪晶、（?）型压缩孪晶。值得关注的是时效强化Ti-2.5Cu合金中的Ti2Cu强化相阻碍了位错的运动导致了明显的硬化，另一方面却对孪晶的形成没有明显的影响，然而由于TWIP机制，使得Ti-2.5Cu合金的塑性得到提高。由于钛合金在低温下有着非常丰富的孪生变形，本文提出了一种设计低温高强度、高塑性材料的方法：通过原位反应生成颗粒增强相的方法来获得更加高强度的材料，同时利用孪生诱发塑性机制，可使材料保持高的塑性，来获得具有高强度和高塑性的工程材料。【关键词】Ti-2.5Cu合金；Ti2Cu颗粒强化相；强度；塑性；孪生；【篇名】Ti-2.5Cu合金的强化相析出及其对合金变形机制与力学行为的影响【目录】Ti-2.5Cu合金的强化相析出及其对合金变形机制与力学行为的影响摘要3-4Abstract4-51 绪论9-231.1 钛及钛合金9-101.1.1 纯钛的基本性质91.1.2 钛合金的分类9-101.1.3 钛及钛合金应用101.2 钛合金的热处理10-111.2.1 退火10-111.2.2 淬火和时效111.3 钛及钛合金的强化机制11-141.3.1 固溶强化111.3.2 时效析出相的强化11-131.3.3 钛及钛合金的孪生与强韧化13-141.4 钛和钛合金的变形机制14-171.4.1 钛中的滑移系14-151.4.2 孪生变形15-161.4.3 孪生-滑移、孪生-孪生、孪生-晶界的交互作用16-171.5 孪生切变的影响因素17-201.5.1 温度171.5.2 晶粒尺寸17-181.5.3 第二相粒子181.5.4 合金化18-191.5.5 应变速率及应变量191.5.6 层错能(SFE)19-201.5.7 施载模式201.6 本研究意义、内容及其技术路线20-231.6.1 本研究的背景和意义20-211.6.2 主要研究内容211.6.3 主要技术路线21-232 试验材料与试验过程23-272.1 实验材料23-242.2 力学性能测试24-262.2.1 硬度试验242.2.2 静拉伸试验24-252.2.3 压缩性能试验252.2.4 冲击试验252.2.5 拉-压循环疲劳试验25-262.3 电子显微分析26-273 时效工艺对 TI-2.5Cu中强化相和硬度的影响27-313.1 时效工艺对颗粒增强相 TI_2Cu的影响27-293.2 含不同强化相颗粒 TI-2.5Cu合金的硬度29-303.3 本章小结30-314 时效强化 TI-2.5Cu的单向载荷力学性能和变形机制31-394.1 单向静载荷拉伸和压缩力学性能31-324.2 拉伸变形后的断口分析32-334.3 拉伸和压缩变形后的微观组织33-354.4 时效态 TI-2.5Cu的冲击性能35-374.4.1 冲击载荷-位移曲线35-374.4.2 时效态 Ti-2.5Cu的冲击断口形貌374.5 本章小结37-395 时效强化 TI-2.5Cu在循环疲劳载荷下的力学性能和变形机制39-495.1 时效态 TI-2.5Cu循环软化和循环硬化行为39-405.2 时效态 TI-2.5Cu的低周疲劳寿命40-425.3 时效态 TI-2.5Cu疲劳变形后的断裂方式42-445.4 时效强化 TI-2.5Cu的疲劳变形机制44-475.5 本章小结47-496 钛中孪生切变特征49-576.1 六方结构金属的变形机制496.2 孪晶形核49-506.2.1 非均匀形核49-506.2.2 均匀形核506.2.3 滑移和孪生的关系506.3 孪生变形机制的特点50-566.3.1 孪晶-晶界间的相互作用50-51