本文關(guān)鍵詞：特殊溫度環(huán)境下合金金屬材料的力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： TC4鈦合金 高溫拉伸 力學(xué)性能 顯微組織 斷裂機(jī)制

【摘要】：鈦合金是航空工業(yè)中應(yīng)用廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料。具有比強(qiáng)度高,耐腐蝕性好,熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。TC4鈦合金主要用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇和壓氣機(jī)盤(pán)及葉片及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件。本文采用Instron5982型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)和Vic-3D(Video image correlate-3D)在室溫及高溫(200、400、600、800、1000?C)下對(duì)TC4合金進(jìn)行了拉伸性能試驗(yàn),得出相應(yīng)條件下的力學(xué)性能,并利用日本Matsuzawa MMT-X硬度計(jì)測(cè)試其不同溫度下硬度性能。利用蔡司光學(xué)顯微鏡(OM)和XRD分析等分析測(cè)試手段,分析不同溫度下合金拉伸后的微觀組織及相成分。利用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)拉伸試樣斷口進(jìn)行觀察,研究了溫度及拉伸速度對(duì)材料失效的影響,并對(duì)TC4鈦合金高溫下的拉伸斷裂機(jī)制進(jìn)行了分析和討論。結(jié)果分析表明:在拉伸速度0.5mm/min,拉伸溫度為室溫、200?C、400?C、600?C、800?C及1000?C條件下,隨著溫度的升高,TC4鈦合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低,抗拉強(qiáng)度從799.9MPa降到15.1MPa,屈服強(qiáng)度則由731.2MPa降為12.4MPa;而延伸率則隨著試驗(yàn)溫度的升高先變大后減小,且在800?C時(shí)達(dá)到最大值,約為332%。硬度值隨溫度升高先增大后減小再增大;通過(guò)金相及XRD分析,得到隨著拉伸溫度的升高,?相體積分?jǐn)?shù)減小,晶粒尺寸長(zhǎng)大,1000?C時(shí),轉(zhuǎn)化為?相。掃描電鏡結(jié)果顯示,隨著溫度的升高,韌性斷裂特征逐漸增強(qiáng),脆性斷裂特征逐漸減少,800?C時(shí)脆性斷裂特征消失,斷裂機(jī)制隨溫度的升高由準(zhǔn)解理斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。拉伸溫度400?C,拉伸速度0.1mm/min、0.5 mm/min、1 mm/min、2 mm/min及4mm/min時(shí)拉伸結(jié)果表明,TC4鈦合金的強(qiáng)度隨著拉伸速度的增大而變大,抗拉強(qiáng)度由621.9MPa升到659.7MPa,屈服強(qiáng)度則由495.1MPa升高到529.1MPa;延伸率先增大后減小,拉伸速度0.5mm/min時(shí)最大,約為22%;掃描電鏡結(jié)果表明,不同拉伸速度下的斷口均存在大量韌窩和小的解理面,斷裂機(jī)制為準(zhǔn)解離斷裂。而隨著拉伸速度的增大,脆性斷裂特征增多,材料的抵抗塑性變形的能力加強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】：TC4鈦合金 高溫拉伸 力學(xué)性能 顯微組織 斷裂機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V252.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 鈦及鈦合金概述12-14
• 1.2.1 鈦及鈦合金特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 鈦合金的分類13-14
• 1.3 TC4鈦合金的顯微組織14-16
• 1.4 鈦合金高溫研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀16-17
• 1.5 課題研究目的及內(nèi)容17-19
• 第二章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及試驗(yàn)方法19-30
• 2.1 試驗(yàn)材料19-21
• 2.1.1 試驗(yàn)材料19
• 2.1.2 拉伸試樣19-21
• 2.2 測(cè)試設(shè)備21-24
• 2.2.1 電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（Instron5982型）21-22
• 2.2.2 顯微硬度計(jì)22-23
• 2.2.3 Vic-3D測(cè)量系統(tǒng)23-24
• 2.3 試樣制備設(shè)備24-25
• 2.4 分析設(shè)備25-26
• 2.4.1 Hitachi S-3400N掃描電子顯微鏡25
• 2.4.2 X射線衍射儀（XRD）25-26
• 2.4.3 蔡司萬(wàn)能金相顯微鏡26
• 2.5 試驗(yàn)方法26-30
• 2.5.1 拉伸性能測(cè)試26-27
• 2.5.2 Vic-3D系統(tǒng)測(cè)試27-28
• 2.5.3 顯微硬度測(cè)試28
• 2.5.4 XRD測(cè)試28-29
• 2.5.5 顯微組織觀察29
• 2.5.6 微觀斷口形貌觀察29-30
• 第三章 TC4鈦合金的室溫拉伸結(jié)果及性能分析30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 TC4鈦合金的室溫溫拉伸30-31
• 3.3 Vic-3D測(cè)量分析31-37
• 3.3.1 應(yīng)變與時(shí)間的關(guān)系分析31-34
• 3.3.2 應(yīng)力與時(shí)間的關(guān)系分析34
• 3.3.3 應(yīng)變速率與時(shí)間的關(guān)系分析34-36
• 3.3.4 Vic-3D與電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)結(jié)果對(duì)比分析36-37
• 3.4 室溫拉伸斷口分析37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 TC4鈦合金高溫拉伸結(jié)果及性能分析40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 拉伸結(jié)果及性能的分析40-49
• 4.2.1 不同試驗(yàn)溫度下TC4鈦合金力學(xué)性能40-43
• 4.2.2 溫度對(duì)TC4鈦合金顯微組織的影響43-46
• 4.2.3 不同溫度下XRD的分析46
• 4.2.4 溫度對(duì)材料硬度的影響46-47
• 4.2.5 不同拉伸速率下TC4鈦合金力學(xué)性能47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 第五章 TC4鈦合金拉伸斷裂機(jī)制51-67
• 5.1 引言51
• 5.2 TC4鈦合金拉伸試驗(yàn)斷口分析51-65
• 5.2.1 不同溫度下TC4鈦合金拉伸斷口分析51-62
• 5.2.2 不同拉伸速率下TC4鈦合金拉伸斷口分析62-65
• 5.3 本章小結(jié)65-67
• 第六章 結(jié)論67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 作者簡(jiǎn)介73

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本文編號(hào)：1007759