鋯及鋯合金具有較低的彈性模量,良好的生物相容性,優(yōu)異的耐蝕性以及低的磁化系數(shù)等優(yōu)異的性能,在生物移植材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。已有研究發(fā)現(xiàn)Zr-Nb二元合金和Zr-Nb-Ti三元合金體系中存在有較大的混溶間隙,這為設(shè)計(jì)具有調(diào)幅分解的Zr-Nb和Zr-Nb-Ti合金提供了可能。因此,本文以Zr-Nb合金和Zr-Nb-Ti合金作為研究對象,利用相場方法研究這兩種合金調(diào)幅分解機(jī)制和顯微組織的演化過程。首先構(gòu)建了Zr-Nb二元合金和Zr-Nb-Ti三元合金調(diào)幅分解相場模型,并對相場模型進(jìn)行了熱力學(xué)分析;然后,利用相場方法對Zr-Nb合金簡單調(diào)幅分解過程(忽略彈性應(yīng)變能)和調(diào)幅分解過程進(jìn)行了模擬,并研究了合金成分、時(shí)效溫度和外加應(yīng)變對調(diào)幅分解過程的影響;在此基礎(chǔ)上,對Zr-Nb-Ti三元合金系的調(diào)幅分解過程進(jìn)行了相場模擬,研究了合金成分和時(shí)效溫度對調(diào)幅分解過程的影響。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:(1)構(gòu)建了Zr-Nb合金和Zr-Nb-Ti合金調(diào)幅分解相場模型。研究結(jié)果表明,通過對相場模型的熱力學(xué)分析可以發(fā)現(xiàn),模型的熱力學(xué)曲線呈現(xiàn)雙井型,滿足調(diào)幅分解發(fā)生的熱力學(xué)條件。(2)利用相場方法對Zr-Nb二...

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 Zr-Nb基合金的特點(diǎn)及應(yīng)用
        1.2.1 生物可植入硬組織材料
        1.2.2 Zr-Nb合金相圖及晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.3 Zr-Nb-Ti合金相圖及晶體結(jié)構(gòu)
    1.3 調(diào)幅分解
        1.3.1 調(diào)幅分解的定義
        1.3.2 調(diào)幅分解發(fā)展歷史
        1.3.3 相圖中的可混溶間隙和調(diào)幅區(qū)域
        1.3.4 調(diào)幅分解的熱力學(xué)
        1.3.5 調(diào)幅分解的動力學(xué)
        1.3.6 調(diào)幅強(qiáng)化
    1.4 相場方法及在調(diào)幅分解組織模擬中的應(yīng)用
        1.4.1 相場方法的發(fā)展歷史
        1.4.2 相場方法
        1.4.3 相場方法的求解
        1.4.4 相場方法與調(diào)幅分解相變動力學(xué)過程模擬的應(yīng)用
    1.5 本文研究目的和主要內(nèi)容
第2章 調(diào)幅分解相場動力學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 相場模型中的相變驅(qū)動力
        2.2.1 總自由能
        2.2.2 體自由能
        2.2.3 梯度能
        2.2.4 彈性應(yīng)變能
        2.2.5 外場能
    2.3 演化方程和數(shù)值解
        2.3.1 Cahn-Hilliard方程
        2.3.2 力學(xué)平衡方程
        2.3.3 有限元弱形式的推導(dǎo)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 Zr-Nb合金簡單調(diào)幅分解過程的模擬
    3.1 引言
    3.2 Zr-Nb合金簡單調(diào)幅分解相場模型
        3.2.1 Cahn-Hilliard方程
        3.2.2 有限元弱形式的推導(dǎo)
        3.2.3 計(jì)算條件
        3.2.4 熱力學(xué)分析
    3.3 Nb含量對Zr-Nb合金簡單調(diào)幅分解過程的影響
        3.3.1 調(diào)幅分解組織形貌
        3.3.2 振幅與波長
        3.3.3 體積分?jǐn)?shù)
    3.4 時(shí)效溫度對Zr-50Nb合金簡單調(diào)幅分解過程的影響
        3.4.1 調(diào)幅分解組織形貌
        3.4.2 振幅與波長
        3.4.3 體積分?jǐn)?shù)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 彈性能作用下的Zr-Nb合金調(diào)幅分解過程的模擬
    4.1 引言
    4.2 Zr-Nb合金調(diào)幅分解相場模型
        4.2.1 Cahn-Hilliard方程
        4.2.2 力學(xué)平衡方程
        4.2.3 有限元弱形式的推導(dǎo)
        4.2.4 計(jì)算條件
        4.2.5 熱力學(xué)分析
    4.3 Nb含量對Zr-Nb合金調(diào)幅分解過程的影響
        4.3.1 調(diào)幅分解組織形貌
        4.3.2 振幅與波長
        4.3.3 體積分?jǐn)?shù)
    4.4 時(shí)效溫度對Zr-50Nb合金調(diào)幅分解過程的影響
        4.4.1 調(diào)幅分解組織形貌
        4.4.2 振幅與波長
        4.4.3 體積分?jǐn)?shù)
    4.5 外加應(yīng)變對Zr-50Nb合金調(diào)幅分解過程的影響
        4.5.1 調(diào)幅分解組織形貌
        4.5.2 振幅與波長
        4.5.3 體積分?jǐn)?shù)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 Zr-Nb-Ti合金簡單調(diào)幅分解過程的模擬
    5.1 引言
    5.2 Zr-Nb-Ti合金簡單調(diào)幅分解相場模型
        5.2.1 Cahn-Hilliard方程
        5.2.2 力學(xué)平衡方程
        5.2.3 有限元弱形式的推導(dǎo)
        5.2.4 計(jì)算條件
        5.2.5 熱力學(xué)分析
    5.3 Ti含量對Zr-Nb-Ti合金調(diào)幅分解過程的影響
        5.3.1 調(diào)幅組織形貌
        5.3.2 振幅與波長
    5.4 時(shí)效溫度對Zr-Ti-Nb合金調(diào)幅分解過程的影響
        5.4.1 調(diào)幅組織形貌
        5.4.2 振幅與波長
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
學(xué)術(shù)成果



本文編號：3829189